一种点击化学界面反应聚合物杂化中空微球的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种点击化学界面反应聚合物杂化中空微球的制备方法。操作步骤如下：由含巯基单体、含烯基单体、非反应型溶剂、助稳定剂和纳米粒子的共混物形成油相，由乳化剂和去离子水构成水相，将油相加入到水相中，均质乳化后制得包覆纳米粒子的细乳液；再以碱作催化剂，在单体液滴油水界面处引发巯基‑烯点击反应，非反应型溶剂受到聚合物的挤压形成液体核，聚合完成制得聚合物杂化中空微球。本发明专利技术涉及的单体是油溶性单体，采用细乳液聚合工艺，制得的聚合物杂化中空微球均一性较好，利用点击化学界面反应实现纳米粒子的有效包覆，杂化微球富有多功能性，可以作为药物载体靶向材料，在生物学、医学等众多领域有广泛的应用前景。

Preparation method of polymer hybrid hollow microspheres clicking on chemical interface reaction

The invention discloses a preparation method for clicking chemical interface reaction polymer hybrid hollow microspheres. The operation steps are as follows: the oil phase is formed from the blends of sulfhydryl monomer, vinyl monomer, non-reactive solvent, stabilizer and nanoparticle, and the water phase is composed of emulsifier and deionized water. The oil phase is added into the water phase, and then the microemulsion coated with nanoparticles is prepared by homogeneous emulsification, and the alkali is used as catalyst in the monomer liquid. Polymer hybrid hollow microspheres were prepared by extrusion of non-reactive solvents to form liquid nuclei at the interface of dropping oil and water. The monomer is an oil soluble monomer, and the polymer hybrid hollow microspheres prepared by the miniemulsion polymerization process have better homogeneity. The cladding chemical reaction is used to achieve effective encapsulation of nanoparticles. The hybrid microspheres are versatile, and can be used as drug carrier targeting materials in biology, medicine and many other aspects. The field has wide application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种点击化学界面反应聚合物杂化中空微球的制备方法
本专利技术属于材料
，具体涉及一种聚合物杂化中空微球的制备方法。
技术介绍
近年来，中空微球一直是众多领域研究的热点，这种中空材料具有独特的拓扑结构以及完好的形貌外观，使得中空微球具有某些特殊的功能，如内部空间大、稳定性较好、尺寸和组成易控制以及优良的渗透性等特性，因而在生物学、医学、催化等众多领域有广泛的应用前景。合成中空微球的常用方法有模板法、乳液法、聚合法以及喷雾干燥法等，广泛应用于各种研究领域的中空材料，通常都是利用这些方法合成的。目前，文献对于不同结构类型的聚合物杂化微球有不同的制备方法，如包埋法、单体聚合法和原位法等。其中，单体聚合法又可分为悬浮聚合法、乳液聚合法、细乳液聚合法、微乳液聚合法和分散聚合法等方法。相比其他聚合方式，细乳液聚合法以其独有的聚合优势和简易的操作条件，成为当下学术界和工业界的研究热点。细乳液聚合的机理是液滴成核，细乳液的每个液滴都是一个微小的反应容器，这可提高液滴对纳米粒子的包覆率，保证成品的尺寸均匀，因此细乳液聚合更有利于制备聚合物复合材料。点击化学对新材料合成领域有很大的贡献，因其原料和反应试剂易得，操作简单，反应条件温和，应用范围广；反应有很强的立体选择性；副产物无害；产物易分离提纯，后处理简单；产物对氧气和水不敏感等众多优点，一经提出便在生物医药和药物材料等众多领域受到广泛的关注。巯基点击反应是点击反应中的重要组成部分，主要指较弱的硫氢键与不饱和的碳碳键间进行的迈克尔加成反应。巯基点击反应最早的应用是制备交联型网络聚合物，随着对点击化学研究的深入，该技术目前在基材的表面改性、功能化聚合物的设计合成和生物医用材料、纳米网络结构材料的制备等多方面得到应用。并且，随着研究的继续进行，点击反应的类型与应用范围也会继续增多。Hu等使用化学点击法制得中空复合微球。但是，该研究仅用普通机械搅拌促进点击反应，制得的微球尺寸达到微米级，均一性差，无法在医药领域应用（参考文献：HuG,BoundsC,PojmanJA,etal.Time‐lapsethiol‐acrylatepolymerizationusingapHclockreaction[J].JournalofPolymerSciencePartA:PolymerChemistry,2010,48(13):2955-2959.）。一种有机无机杂化中空微球的制备方法制备的中空微球具备亲水和亲油的两亲特性，但所制备的中空微球均一性差，一定程度上影响其应用。一种基于甲基丙烯酰氧基笼型倍半硅氧烷中空微球的制备方法采用丙酮和环己烷的混合溶液作为刻蚀剂以除去核，制备中空微球，但所制备的中空微球有一定的交联，中空并不明显。目前，还没有使用细乳液聚合通过化学点击的方法合成中空微球相关文献的报道。此专利技术以含巯基和含烯基油溶性单体的共聚物为壳，并使用细乳液聚合通过点击化学制备一种聚合物杂化中空微球，所制备的中空杂化微球均一性好，尺寸在纳米级别，特别是细乳液的单体液滴可以实现对各种纳米粒子和活性物质的有效包封，使制备的中空杂化微球富有多功能性。
技术实现思路
为了实现微球尺寸均一可控、包覆率高、产率高，本专利技术提供一种点击化学界面反应聚合物杂化中空微球的制备方法。本专利技术以含巯基和含烯基油溶性单体的共聚物为壳，并采用细乳液聚合法通过点击化学界面反应将各种功能性纳米粒子包覆在壳内，形成一种聚合物杂化中空微球。一种点击化学界面反应制备聚合物杂化中空微球的操作步骤如下：（1）由含巯基单体和含烯基单体构成混合单体，然后向混合单体中加入助稳定剂、非反应型溶剂和纳米粒子，充分超声10-20min，形成均匀的油相；所述含巯基单体质量为所述混合单体质量的40％～60％；所述混合单体质量为所述油相质量的50％～70％；所述助稳定剂质量为所述混合单体总质量的5％～15％；所述非反应型溶剂质量为混合单体质量的20％～60％；所述纳米粒子质量为混合单体质量的5％～50％；（2）将所述油相缓慢加入到由乳化剂和去离子水构成的水相中，充分搅拌25-30min，得到预乳液；所述乳化剂质量为所述水相质量的0.2％～5％；所述油相质量为所述水相质量的5％～30％；（3）在冰水浴的条件下，将所述预乳液通过均质乳化机高速均质分散，制备稳定的细乳液；（4）将所述细乳液在氮气保护下机械搅拌30min，向细乳液中加入碱溶液调pH=10，然后水浴加热至恒温，并在机械搅拌的条件下，界面引发聚合反应，制得聚合物杂化中空微球；所述聚合物杂化中空微球的平均粒径是由所加入的乳化剂的量所决定，平均粒径在100～700nm；所述聚合物杂化中空微球的壳层壁厚是由所加入的非反应型溶剂的量所决定，壳层壁厚在20～200nm；所述聚合物杂化中空微球中纳米粒子的包覆率是由所加入的纳米粒子的量所决定，包覆率在50％～80％；所述碱溶液质量为所述混合单体质量的1％～5％。进一步限定的技术方案如下：步骤（1）中，所述含巯基单体为分子结构中含巯基数大于1的单体，即为三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯）中的一种；所述含烯基单体为分子结构中双键数大于1的乙烯基单体，即为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇烯丙基醚、1,6-己二醇二丙烯酸酯中的一种。步骤（2）中，所述助稳定剂为十六烷、十六醇、十八烷、十八醇中的一种；所述非反应型溶剂为异辛烷、异庚烷、正壬烷、十二烷中的一种；所述纳米粒子为金属化合物纳米粒子、金属纳米粒子、非金属化合物物纳米粒子、聚合物纳米粒子中的一种。步骤（3）中，均质乳化剪切条件：剪切速度为13000～19000rpm、时间在2～10min。步骤（4）中，聚合反应条件：温度为30～80℃，反应时间为3～24h。本专利技术的有益技术效果体现在以下方面：1.本专利技术采用将巯基-烯反应机理与细乳液聚合结合起来的方法，制备出的聚合物杂化中空微球尺寸均一、产率较高、稳定性较好，且相比以往的制备方法制得的中空微球产率更高、具有更佳的包覆性能。2.本专利技术所使用的原料成本低，操作工艺简单且反应过程中减少了乳化剂的使用，对环境更友好。3.本专利技术用不同的纳米粒子都能稳定的分散在单体液滴中，并且具有很好的分散稳定性。4.本专利技术制得的聚合物杂化中空微球富有多功能性，可以作为药物载体靶向材料，在生物学、医学等众多领域有广泛的应用前景。附图说明图1为本专利技术聚合物杂化中空微球的制备反应机理示意图。图2为实施例1中改性磁性纳米粒子的透射电镜图。图3为实施例1中三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)（a）、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（b）和磁性巯基丙烯酸酯共聚物中空微球（c）的红外光谱图。图4为实施例1中巯基丙烯酸酯共聚物中空微球（a）和磁性巯基丙烯酸酯共聚物中空微球（b）的热失重曲线图。图5为实施例2中聚合物杂化中空微球的透射电镜图。具体实施方式下面结合附图，通过实施例对本专利技术作进一步地说明。实施例1参见图1，一种点击化学界面反应制备聚合物杂化中空微球的操作步骤如下：（1）称取2g单体三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)和1.5g单体三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混合，再加入0.2g十六烷、1.5g非反应型溶剂异辛烷和1gMPS改性的磁性纳米粒子，超声10-20min，使之充分混合作为油本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种点击化学界面反应聚合物杂化中空微球的制备方法，其特征在于操作步骤如下：（1）由含巯基单体和含烯基单体构成混合单体，然后向混合单体中加入助稳定剂、非反应型溶剂和纳米粒子，充分超声10‑20 min，形成均匀的油相；所述含巯基单体质量为所述混合单体质量的40％～60％；所述混合单体质量为所述油相质量的50％～70％；所述助稳定剂质量为所述混合单体总质量的5％～15％；所述非反应型溶剂质量为混合单体质量的20％～60％；所述纳米粒子质量为混合单体质量的5％～50％；（2）将所述油相缓慢加入到由乳化剂和去离子水构成的水相中，充分搅拌25‑30min，得到预乳液；所述乳化剂质量为所述水相质量的0.2％～5％；所述油相质量为所述水相质量的5％～30％；（3）在冰水浴的条件下，将所述预乳液通过均质乳化机高速均质分散，制备稳定的细乳液；（4）将所述细乳液在氮气保护下机械搅拌30min，向细乳液中加入碱溶液调pH=10，然后水浴加热至恒温，并在机械搅拌的条件下，界面引发聚合反应，制得聚合物杂化中空微球；所述聚合物杂化中空微球的平均粒径为100～700 nm、壳层壁厚为20～200 nm、包覆率为50 ％～80 ％；所述碱溶液质量为所述混合单体质量的1％～5％。...

【技术特征摘要】
1.一种点击化学界面反应聚合物杂化中空微球的制备方法，其特征在于操作步骤如下：（1）由含巯基单体和含烯基单体构成混合单体，然后向混合单体中加入助稳定剂、非反应型溶剂和纳米粒子，充分超声10-20min，形成均匀的油相；所述含巯基单体质量为所述混合单体质量的40％～60％；所述混合单体质量为所述油相质量的50％～70％；所述助稳定剂质量为所述混合单体总质量的5％～15％；所述非反应型溶剂质量为混合单体质量的20％～60％；所述纳米粒子质量为混合单体质量的5％～50％；（2）将所述油相缓慢加入到由乳化剂和去离子水构成的水相中，充分搅拌25-30min，得到预乳液；所述乳化剂质量为所述水相质量的0.2％～5％；所述油相质量为所述水相质量的5％～30％；（3）在冰水浴的条件下，将所述预乳液通过均质乳化机高速均质分散，制备稳定的细乳液；（4）将所述细乳液在氮气保护下机械搅拌30min，向细乳液中加入碱溶液调pH=10，然后水浴加热至恒温，并在机械搅拌的条件下，界面引发聚合反应，制得聚合物杂化中空微球；所述聚合物杂化中空微球的平均粒径为100～700nm、壳层壁厚为20～200nm、包覆率为50％～80％；所述碱溶液质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建安，张康民，贺琹，吴庆云，吴明元，杨建军，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34