一种新型的即用型气凝胶微球及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种以气凝胶微球为核，表面包覆或掺杂功能材料或功能基团的即用型气凝胶微球。该气凝胶微球包含至少一种功能材料或功能基团和至少一种气凝胶。同时公开了制造该即用型气凝胶微球的方法，以及该气凝胶微球的用途。本发明专利技术公开的制造该即用型气凝胶微球的方法，是先将起始气凝胶颗粒或制备气凝胶的前体物质用超高压射流器均质化或磁研磨或二者结合均质化，再掺和或包覆盖光敏材料/光固化材料、功能材料或功能单体物质或它们的组合物，最后用三谱线光固化作用获得即用型气凝胶微球材料。

A new instant aerogel microsphere and its preparation method

The invention relates to a kind of aerogel microsphere which is coated with or doped with functional materials or functional groups with aerogel microspheres as core. The aerogel microsphere contains at least one functional material or functional group and at least one aerogel. Meanwhile, the method for making the instant aerogel microsphere and the use of the aerogel microsphere are also disclosed. The invention discloses a method for manufacturing the instant aerogel microsphere, which is to homogenize the precursors of the initial aerogel particles or to prepare the aerogels by means of homogenization or magnetic grinding of the ultra-high pressure jet or the homogenization of the two elements, and then to mix or cover the photosensitive materials / light curing materials, functional materials or functional monomer substances or their combinations. Finally, the aerogel microsphere material was obtained by three line light curing.

【技术实现步骤摘要】
一种新型的即用型气凝胶微球及其制备方法
本专利技术涉及本专利技术属于生物医学、分析化学、纳米材料科学、合成化学技术、新材料、新生物技术、高分子聚合反应技术、固相有机合成、高分子材料表面改性、聚合物功能微球、即用型气凝胶微球、气凝胶颗粒、多功能材料、高分子微球材料领域的气凝胶即用型微球，及其制备方法以及该气凝胶即用型微球的用途。更具体而言，本专利技术涉及包覆/掺和功能材料的气凝胶即用型微球。
技术介绍
气凝胶颗粒可具有极低密度、高空隙率和小孔径。它们的重量可以极其低且它们通常通过以气体替代凝胶中的颗粒而形成。纳米级气凝胶具有高比面积、低热导性和低比重特性，可用于颗粒物质在溶液中的分散，增强其悬浮稳定性，同时可增强颗粒表面的吸附性。气凝胶颗粒已经用于需要低密度填充材料的场合，如用于深海流速计量，反潜战争，夹心复合隔热材料，航天工业和汽车工业的海底/水上设备，石油管路、锅炉、家用电器等领域。中国专利CN101346420描述了一种基于气凝胶的复合材料，该复合材料包含至少一种聚合物和至少一种气凝胶。该气凝胶用包覆物/掺和物物质包覆以至少基本上防止聚合物侵入气凝胶孔中。还公开了制造该复合材料的方法，以及该复合材料的用途。中国专利CN102746440A描述了一种本专利技术涉及一种应用于增强比浊试剂的聚苯乙烯微球的制备工艺。该专利技术的制备工艺生产的聚苯乙烯微球，成本为国外公司微球价格的1%，抗凝集效果是国外公司微球的十几倍，和抗体的交联效率提高了50%，并且能够满足多个项目的要求，一球多用。但用此法制备的微球长时间存放后或活性蛋白交联后容易聚集沉淀，制备的胶乳一旦冻结，再次熔融会造成胶乳破乳和活性物质变性。中国专利CN101679657公开了一种平均粒径小于1微米的气凝胶颗粒、含有所述气凝胶颗粒的制品、制造所述气凝胶颗粒的方法、以及所述气凝胶颗粒的用途。同时还公开了制造所述颗粒的方法，其中将起始气凝胶颗粒进行均化或湿磨。所述起始气凝胶颗粒可以在研磨加工期间进行表面处理以防止凝聚或聚集。所述气凝胶颗粒可用于各种制品和应用。但这种气凝胶颗粒不适用于体外诊断试剂、医药、食品及化妆品领域，通常作为隔热材料使用。中国专利CN102516437B公开了一种聚苯乙烯系功能微球的制备方法，该方法先将计量的苯乙烯、对位取代苯乙烯衍生物、交联剂和引发剂混合，得到悬浮聚合油相，然后悬浮聚合得到聚苯乙烯系多元共聚微球，最后将多元共聚微球实施完全的烷基化或酰基化功能反应，得到内部功能基团分布均匀的聚苯乙烯系功能微球。本专利技术在实施功能基化反应时能够实现聚苯乙烯组分的完全取代，因此微球内部功能基团的分布十分均匀，基团含量也能够实现精确控制，非常有利于作为固相有机合成和组合化学的固相载体，用于多肽、多糖、核酸、天然产物、有机分子等物质的固相有机合成。中国申请专利CN102731701A公布了一种利用光化学法制备单分散聚合物功能微球的方法。在可逆加成—断裂链转移(RAFT)试剂的调控下，利用光化学法合成粒径均一的纳米级、微米级多种尺寸的聚合物功能微球。首先将单官能团碳碳双键单体、多官能团碳碳双键交联剂、含功能基团单体、分散剂、稳定剂、RAFT试剂、光引发剂致孔剂等加入混合溶剂中，超声乳化制成均一稳定的分散液，分散液移入反应瓶内，搅拌抽真空后充氮至恒压，在室温下用紫外灯照射8小时左右停止反应，反应液离心沉降、洗涤、干燥后得粒径均一单分散聚合物功能微球。该制备工艺生产效率高，节能环保。根据需要可制备粒径从5纳米到1000微米上千种规格的单分散微球。广泛应用于涂料、粘合剂、生物医药及电子信息相关领域。中国申请专利CN102989401A公布了一种聚合物凝胶微球的回流沉淀聚合制备方法。本专利技术改进蒸馏沉淀技术制备单分散亲水性功能微球，将其中的蒸馏步骤改为回流步骤，加入磁力搅拌；在反应过程中可以额外滴加单体增加微球粒径。本专利技术保留了蒸馏沉淀技术耗时短、无需添加乳化剂或稳定剂、反应温和容易控制等优点，并简化了装置，减少了蒸馏沉淀过程中的胶体失稳现象，改善了反应的可控性及可操作性。制备的聚合物凝胶微球粒径大小均匀，粒径和收率可通过改变反应时间、单体浓度、交联剂含量等条件调控，具有良好的应用前景。中国申请专利CN102492073A公布了一种基于量子点的磁性荧光多功能微球及其制备方法，属于多功能材料领域。本专利技术将疏水性磁性纳米颗粒、疏水性单体、油溶性量子点和油溶性引发剂充分混合，形成均匀分散的油相流体；采用喷流悬浮聚合法将油相流体破碎分散形成大小均一的油滴，并在水相中形成O/W型悬浮液，恒温聚合成磁性荧光多功能微球。本专利技术制备的磁性荧光多功能微球的粒径均一、微球大小可控、磁含量高、荧光效率高、化学性质稳定，在食品安全检测和生物医学领域中具有潜在的应用价值。以上和本申请全文所提及的专利和出版物在此完全引入作为参考并构成本申请的一部分。本专利技术的一个特征在于提供一种以气凝胶纳米颗粒为内核，其表层包覆/掺和功能材料/功能基团，目的是通过气凝胶的低密度性和高吸附性，起到增强悬浮稳定性及分散作用。本专利技术的另一特征在于提供具有低比重、高吸附能力、超强悬浮稳定性的气凝胶即用型微球。本专利技术另一个特征在于提供在在气凝胶表面包覆/掺和功能材料/功能基团，并经活化处理后，可直接进行生物活性物质连接，且具有抗低温特性和高悬浮稳定性。同时也能稳定生物活性物质的构象。本专利技术的另一个特征在于提供了一种磁研磨、高压射流技术与三谱线高能光固化技术相结合的制备功能微球的方法，该法首次采用磁研磨、高压射流与二步三谱线光固化串联方法，具有简单、快捷、灵活、高效、均一、省时的特点，并可结合微流控技术进行高灵敏度、高通量的检测分析，并可借助本方法进行新的光学分析检测技术建立；所述的三谱线光固化处理方法是高能量三谱线光固化处理方法，其高能光包含但不限于高能紫外光、高能红外光、高能可见光、X射线、γ射线、微波及它们的组合等；其中的三谱线光固化加工如图4所示，G01激光器或发射器位于输送装置切向方向，与转运装置平面呈45±45度布置，较优选的为45±43度，最优选的45±0.05度；G02激光器或发射器位于输送装置垂直向方向，与转运装置平面呈90度布置，较优选的为90±3.0度，最优选的90±0.05度；G03激光器或发射器位于输送装置前向方向，与转运装置平面呈45±45度布置，较优选的为45±43度，最优选的45±0.05度，三个激光器或发射器均可通过人工机械或自动电机驱动进行基于x、y、z轴方向移动；其中的激光器功率在0.0001w～5000w,较优选的为0.001w～1000w，优选的为0.01w～500w。本专利技术其它的特点和优点将在以下描述中进行部分阐明，且部分地从该描述中清晰或可通过本专利技术的实践而了解。本专利技术的目的和其它优点可通过该描述和所附权利要求中特别指出的要素和组合而实现和获得。
技术实现思路
为了实现以上特点和其它优点，和按照在本文中体现和宽泛描述的本专利技术的目的，本专利技术涉及一种包含至少一种功能材料/功能基团和至少一种气凝胶的制备微球。在一个或多个实施方案中，功能材料/功能基团优选作为气凝胶纳米颗粒的包覆物/掺和物。一般具有吸附性的气凝胶至少部分，如果不是完全地，用至少一种功能材料进行表面处理以基本上有能力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气凝胶即用型微球，包含至少一种作为包覆物/掺和物的功能材料/功能基团和至少一种气凝胶或气凝胶前体物质，其中所述功能材料/功能基团的至少一部分至少部分用包覆/掺和于气凝胶表层。

【技术特征摘要】
1.一种气凝胶即用型微球，包含至少一种作为包覆物/掺和物的功能材料/功能基团和至少一种气凝胶或气凝胶前体物质，其中所述功能材料/功能基团的至少一部分至少部分用包覆/掺和于气凝胶表层。2.权利要求1的气凝胶即用型微球，其中所述气凝胶的至少一部分用至少一种功能基团/材料处理以形成可包覆/掺和特性。3.权利要求1的气凝胶即用型微球，其中所述气凝胶即用型微球是即用型复合微球材料。4.权利要求1的气凝胶即用型微球，其中所述至少一种包覆物/掺和物的功能材料/功能基团是聚γ-谷氨酸及其衍生物。5.权利要求1的气凝胶即用型微球，其中所述至少一种包覆物/掺和物的功能材料/功能基团是透明质酸及其衍生物。6.权利要求1的气凝胶即用型微球，其中所述至少一种包覆物/掺和物的功能材料/功能基团是胶乳微球或发光微球或两者。7.权利要求1的气凝胶即用型微球，其中所述至少一种包覆物/掺和物的功能材料/功能基团是光敏树脂或光敏材料或光引发剂或它们的组合物。8.权利要求1的气凝胶即用型微球，其中所述至少一种包覆物/掺和物的功能材料/功能基团是六氢邻苯二甲酸双缩水甘油酯或聚（甲基乙烯基醚/马来酸）共聚物或聚（甲基乙烯基醚/马来酸酐）共聚物或聚（甲基乙烯基醚/马来酸）半酯共聚物或聚（甲基乙烯基醚/马来酸酐）半酯共聚物或双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯或光敏树脂或光固化粘胶剂或光固化剂或光引发剂或它们的混合物。9.权利要求1的气凝胶即用型微球，其中所述至少一种二氧化硅气凝胶粉末或二氧化硅气凝胶颗粒或二氧化钛气凝胶或石墨烯气凝胶或碳气凝胶或金属气凝胶或其它无机、有机气凝胶或气凝胶前体物质。10.权利要求1的气凝胶即用型微球，其中所述气凝胶具有内孔容积且易于被上述的功能材料/功能基团包覆/掺和。11.权利要求1的气凝胶即用型微球，其中所述气凝胶上的所述包覆物/掺和物是具有功能的功能材料/功能基团涂层。12.权利要求1的气凝胶即用型微球，其中所述包覆物/掺和物包含至少一种亲油/亲水的功能材料/功能基团。13.权利要求1的气凝胶即用型微球，其中所述包覆物/掺和物还包含表面改性剂，包含但不限于表面活性剂、湿润剂或它们的组合。14.权利要求1的气凝胶即用型微球，其中所述包覆物/掺和物是乳胶微球或发光微球或功能材料或功能基团。15.权利要求1的气凝胶即用型微球，其中所述包覆物/掺和物由所述气凝胶上的表面涂层组成。16.权利要求1的气凝胶即用型微球，其中所述包覆物/掺和物包覆或掺和于气凝胶表面。17.权利要求1的气凝胶即用型微球，其中所述包覆物/掺和物的功能材料/功能基团是有机或无机的功能材料/功能基团且所述包覆物/掺和物是亲水的功能材料/功能基团涂层。18.权利要求1的气凝胶即用型微球，其中所述包覆物/掺和物的功能材料/功能基团是亲水性包覆物/掺和物的功能材料/功能基团且包含表面改性剂。19.权利要求1的气凝胶即用型微球，其中所述包覆物/掺和物不易进入气凝胶内部孔腔。20.一种制备权利要求1的气凝胶即用型微球的方法，包括将所述气凝胶用至少一种包覆物/掺和物在高压射流机或磁磨机中进行包覆/搀和以形成包覆/搀和的气凝胶并随后将所述包覆//搀和的气凝胶与至少一种未固化的包覆物/掺和物的功能材料/功能基团结合并随后采用三谱线高能光固化所述包覆物/掺和物的功能材料/功能基团以形成所述气凝胶即用型微球。21.一种制备权利要求1的气凝胶即用型微球的方法，包括通过将纳米颗粒包覆/掺和到所述气凝胶上并采用三谱线高能光固化所述气凝胶以形成所述纳米颗粒/纳米微球以在所述气凝胶上形成涂层来包覆/掺和该气凝胶，并随后将所述包覆/掺和的气凝胶微球与至少一种未固化包覆物/掺和物的功能材料/功能基团相结合并随后固化所述包覆物/掺和物的功能材料/功能基团以形成所述气凝胶即用型微球。22.一种制备权利要求1的气凝胶即用型微球的方法，包括将所述气凝胶用包含溶解或分散或乳化在含新型有机溶剂/纯化水中的第一反应物的含有机溶液/纯化水包覆/掺和，经...

【专利技术属性】
技术研发人员：周咏梅，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：广州市芯检康生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44