毫米级官能团化核壳结构磁性颗粒及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种毫米级官能团化核壳结构磁性颗粒及其制备方法。其中，所述的制备方法包括：(1)磁粉与塑料内核的固定；(2)磁颗粒的聚合包被；(3)磁颗粒的官能团化。本发明专利技术制备的磁颗粒结构紧密、外貌光整圆形、无漏磁；反应过程简单，条件温和，成本低廉，易于工业化大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种。其中，所述的制备方法包括：(1)磁粉与塑料内核的固定；(2)磁颗粒的聚合包被；(3)磁颗粒的官能团化。本专利技术制备的磁颗粒结构紧密、外貌光整圆形、无漏磁；反应过程简单，条件温和，成本低廉，易于工业化大规模生产。【专利说明】
本专利技术属于磁分离材料领域，具体地，本专利技术涉及一种毫米级、悬挂反应性官能团核壳结构的磁性颗粒的制备方法。
技术介绍
随着科学技术的发展及应用，磁性材料与高分子材料的复合即磁性高分子材料，特别是高分子磁颗粒成为新材料研究中最具活力的研究方向。高分子磁颗粒由于其具有超顺磁性的特点，在磁场作用下容易从介质中分离，而且表面富含功能基团(如-0H，-C00H, -NH2等)可结合各种酶、抗体、细胞等生物质，因而在蛋白分离、免疫检测、靶向给药、控制释放、酶固定化和细胞的分离等领域都具有广泛的应用前景。特别是在免疫检测领域，以磁颗粒作为固相载体接枝抗体抗原等生物质，可以使检测的过程操作变得简单省时。另外，磁颗粒在外加磁场下会相应产生磁信号，这也可以作为免疫检测的信号来源，而无需繁琐的后续显色等操作来检测样品含量。总之，基于磁球的免疫检测，不管是在前期样品的分离富集，中期参与反应的大比表面积，还是后期信号的检测，都可以达到特异性高、灵敏度强的优点。当前，粒径为纳米级别(1-1OOnm)的高分子磁颗粒是当前最受关注的研究热点，但是上述高分子磁颗粒在应用过程中具有一些问题，例如，由于小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应的存在，纳米颗粒表面原子与内部原子所处环境不同，具有较高表面能，不饱和性、不稳定性，导致纳米颗粒团聚，使其性能下降，影响其使用；又比如纳米磁颗粒的表面原子极具活性，在空气中很容易被氧化，使饱和磁感应强度降低；而且，对于纳米磁颗粒材料来说，电阻率很小(10_8Ω.m)，感应电流大，涡流损耗和趋肤效应(skin effect)也较大，阻碍其广泛应用。综上所述，本领域尚缺乏一种不易发生团聚、氧化，应用范围广的高分子磁颗粒及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种不易发生团聚、氧化，应用范围广的高分子磁颗粒及其制备方法。本专利技术的第一方面，提供了一种毫米级核壳结构磁性颗粒的制备方法，所述方法包括以下步骤:(A)提供一热塑性塑料内核，其中，所述的热塑性塑料内核为塑料球；(B)将磁粉与所述热塑性塑料内核混合，升温至T2,进行保温后，缓慢降至室温，得到内核-磁粉层颗粒；其中，T2=(所述热塑性塑料内核熔融温度T1+ (5-30) V )，所述升温的速率兰30C /min ;和/或所述降温的速率兰1.5°C /min ；(C)用所述内核-磁粉层颗粒与聚合单体、交联剂和引发剂进行聚合包被，得到内核-磁粉层-聚合包被层颗粒；其中，所述的聚合单体、交联剂和引发剂的摩尔比为:聚合单体:交联剂:引发剂=100:8-12:0.5-3 ;或在所述内核-磁粉层颗粒上喷涂聚合物溶液，得到内核-磁粉层-聚合包被层颗粒;和任选的步骤(D)将所述的内核-磁粉层-聚合包被层颗粒与官能团化单体进行反应，得到所述的核壳结构磁性颗粒。在另一优选例中，所述的步骤(B)在无氧条件下进行。在另一优选例中，所述的步骤(B)中，所述的磁粉为冻干磁粉。在另一优选例中，所述的步骤(B)中，所述的升温在反应器旋转条件下进行。在另一优选例中，所述的步骤⑶中，所述的保温时间为5min_lh，较佳地为10-30min，更佳地为 15_25min。在另一优选例中，所述的保温指控制温度范围在(T2 ± 5) °C，较佳地控制温度范围在(T2 ± 2) °C，更佳地控制温度范围在(T2±1)°C。在另一优选例中，所述的室温是环境温度，较佳地为4_30°C。在另一优选例中，所述步骤(C)中聚合包被的反应条件如下:(a)将磁颗粒放于反应容器中，加入聚合单体、交联剂和引发剂浸泡l_16h，然后升温至30-130度，无氧水溶液中搅拌反应l_16h后，通过磁分离，大量水清洗3-10次，干燥至恒重；或(b)将磁颗粒放入反应容器中，用喷雾器将聚合物有机溶液喷洒到不断翻滚的磁颗粒表面，然后进行干燥。在另一优选例中，在所述步骤(a)中，缓慢升温(升温速率为=3 0C /min)至30-130°C。在另一优选例中，在所述步骤(b)中，所述干燥包括:在真空条件或吹气的条件下干燥磁颗粒，放于干燥器中保存。在另一优选例中，所述步骤(D)在酸性或碱性的溶液体系中进行。在另一优选例中，所述步骤(D)在搅拌条件下进行。在另一优选例中，所述的热塑性塑料内核的制备包括以下步骤:(a)将热塑性塑料剪裁或采用机械裁剪或高温熔融成型将热塑性塑料制备成一定形状、质量分布均一的塑料块或球；(b)将一定量(a)步制成的塑料块或球加入到水溶液中，逐渐升温至材料的熔点以上，保温0.5_10h，然后逐渐降至室温。过滤，用水洗涤后烘干至恒重，保存于4_25°C下。在另一优选例中，所述的热塑性塑料内核熔融温度指热塑性塑料内核的熔程最高点。在另一优选例中，所述的热塑性塑料内核用选自下组的材料制成:聚乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)，或其组合。`在另一优选例中，所述步骤(C)中的聚合单体选自下组:甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸(MAA)、苯乙烯(St)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)，或其组合。在另一优选例中，所述步骤(C)中的引发剂选自下组:偶氮二异丁腈(AIBN)、过氧化二苯甲酰(BPO)、过硫酸钾(K2S2O8)、亚硫酸钾(K2SO3)、过硫酸胺(NH4)2S2O8，或其组合。在另一优选例中，所述步骤(C)中的交联剂选自下组:二乙烯基苯(TVB)、四乙二醇二甲基丙烯酸酯(TGD)，或其组合。在另一优选例中，所述步骤(D)中的官能团化单体选自下组:乙二胺、己二胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、正硅酸四乙酯、(3-氨丙基)三乙氧基硅烷、(2.3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，或其组合。本专利技术的第二方面，提供了一种毫米级核壳结构磁性颗粒，所述的磁性颗粒是通过如本专利技术第一方面所述的制备方法制备的。在另一优选例中，在电镜观察下，所述的磁性颗粒的外貌为光整圆形。在另一优选例中，在电镜观察下，所述的磁性颗粒表面无裂纹。在另一优选例中，所述磁性颗粒的粒径为0.01-lOOmm，较佳地为0.05_20_，更佳地为0.1-3mm ;和/或所述磁性颗粒的磁含量为l_25wt%，较佳地为6_20wt%，以磁性颗粒的总重量计。在另一优选例中，所述的磁含量指所述磁颗粒中的Fe3O4的质量百分含量，通过热失重法(TGA)方法测试。在另一优选例中，所述磁性颗粒表面悬挂有反应性官能团，且所述的反应性官能团含量为I μ mol/g-10000 μ mol/g ;较佳地,所述的反应性官能团选自下组:环氧基、羟基、氨基、磺酰基，或其组合。`在另一优选例中，所述的反应性官能团含量为I μ mol/g-1000 μ mol/g。在另一优选例中，所述磁性颗粒的磁强度M为O < MS 20emu/g,较佳地，6^ M ^ 20emu/g。应理解，在本专利技术范围内中，本专利技术的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种毫米级核壳结构磁性颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(A)提供一热塑性塑料内核，其中，所述的热塑性塑料内核为塑料球；(B)将磁粉与所述热塑性塑料内核混合，升温至T2，进行保温后，缓慢降至室温，得到内核‑磁粉层颗粒；其中，T2=(所述热塑性塑料内核熔融温度T1+(5‑30)℃)，所述升温的速率≦3℃/min；和/或所述降温的速率≦1.5℃/min；(C)用所述内核‑磁粉层颗粒与聚合单体、交联剂和引发剂进行聚合包被，得到内核‑磁粉层‑聚合包被层颗粒；其中，所述的聚合单体、交联剂和引发剂的摩尔比为：聚合单体：交联剂：引发剂=100：8‑12:0.5‑3；或在所述内核‑磁粉层颗粒上喷涂聚合物溶液，得到内核‑磁粉层‑聚合包被层颗粒；和任选的步骤(D)将所述的内核‑磁粉层‑聚合包被层颗粒与官能团化单体进行反应，得到所述的核壳结构磁性颗粒。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李子樵，何月英，朱维军，
申请(专利权)人：上海蓝怡科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31