一种单分散荧光微球的制备方法技术

一种单分散荧光微球的制备方法，涉及高分子材料合成领域。本发明专利技术是要解决现有制备荧光微球的方法存在的制备过程复杂，荧光物质加入量多的技术问题。本发明专利技术的方法为：一、向超纯水中加入苯乙烯单体，搅拌后加入1％过硫酸钾，冷凝回流，得到聚苯乙烯微球；二、将荧光指示剂均匀分散在有机溶剂中，配制成荧光指示剂溶液；三、将聚苯乙烯微球于棕色试样品瓶中，加入荧光指示剂溶液，超声分散，离心，超纯水洗涤至微球表面无荧光指示剂，即完成。本发明专利技术操作简单易行，指示剂用量微少，所获得微球荧光强度高、耐光性好，化学稳定性强，呈现单分散性。本发明专利技术制备的荧光微球的粒径为100～400nm。本发明专利技术应用于荧光微球的制备领域。

【技术实现步骤摘要】
一种单分散荧光微球的制备方法
本专利技术涉及高分子材料合成领域。
技术介绍
荧光是指在紫外线照射到某些物质的时候，这些物质会发射出的不同颜色和强度的可见光；而当紫外线停止照射时，物质所发射的光线也随之很快的消失，这就称为光致荧光。大多数荧光指示剂属于有机染料、多环芳烃以及金属有机络合物。金属有机络合物的荧光发射强度很大，光学稳定性好，是优良的荧光指示剂。卟啉和金属卟啉是自然界中广泛存在的一类大环化合物，是一种高熔点的深色固体，溶水性极差，有良好的化学、热稳定性。因为卟啉是一种共轭体系的结构，拥有生色基团，是作为荧光物质的理想化合物。荧光微球一般指的是在微球表面包覆或者在微球基体中包埋荧光物质，在接受外部能量刺激后发出荧光。荧光微球常以有机或无机聚合物材料为支撑基体，如无机硅氧烷溶胶-凝胶基质，聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯高聚物等，目前应用较多的是苯乙烯微球，其制备方法较多，较成熟的方法有乳液聚合法、无皂乳液聚合法、悬浮聚合法和分散聚合法。无皂乳液聚合法与传统乳液聚合法相比，无皂乳液聚合法具有以下优点：(1)不使用乳化剂，降低了生产成本，同时在某些应用场合也免去了除乳化剂的后处理过程，污染小；(2)获得的乳胶粒子表面干净，避免了某些应用过程中由于乳化剂的存在对聚合物产品性能产生的不良影响；(3)所得的乳胶粒子单分散性好。通过溶胀吸附法、自组装法、包埋法、化学键合法、共聚法等可以将荧光物质负载到聚苯乙烯微球中。专利CN1693411公开了“一种荧光微球及其喷雾干燥制备方法和应用”，但是在实际应用中喷雾干燥法难于操作而且容易使得荧光指示剂失去活性。专利CN102676157公开了“荧光微球标记物及其制备方法”，它以聚苯乙烯微球为载体，制备方法简单，但是要求合成的微球表面带有活性基团或者化学键，这对荧光物质的载体有了很大限制。实验中要将疏水性荧光物质包埋到聚苯乙烯微球中是很困难的事情，在不对荧光物质表面修饰的情况下只有增加其用量才能保证更多数量的荧光粒子包覆到微球中，SangHyukIm等人将输水的PtOEP和SiOEP以高达0.8％的比例包埋在聚苯乙烯微球中(见Talanta67(2005)492–497)。专利CN103012812A公开了“一种水溶性纳米微球的制备方法”，其方法以嵌段共聚物、荧光指示剂和有机溶剂为原料，制备的微球荧光效果好。但是反应中涉及的反应温度高，步骤繁琐，不宜与操作。专利CN1278534公开了“荧光标记的高分子微球及其制备方法”，其采用物理吸附的方法将荧光指示剂负载在分散聚合的微球中，其工序繁杂且荧光物质加入量较多。本专利技术目的在于提供一种制备粒径均一、减少荧光物质暴露、实现荧光物质的微量加入以及其增强其稳定性的简便方法。特别对于疏水性荧光指示剂的在聚合物微球中的包覆有很大的应用。采用溶胀吸附法，可方便将疏水性的荧光物质负载在聚苯乙烯微球中，指示剂加入量少、可实现其在水相中稳定存在并且荧光效率高。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有制备荧光微球的方法存在的制备过程复杂，荧光物质加入量多的技术问题，从而提供了一种单分散荧光微球的制备方法。本专利技术的一种单分散荧光微球的制备方法是按以下步骤进行的：一、聚苯乙烯微球的制备：将玻璃反应器用丙酮、甲醇和纯水超声15～20min后干燥，然后加入100～200mL的超纯水，在300～400rpm下机械搅拌，保持氮气氛围，20～30min后加入3～10mL的苯乙烯单体，搅拌15～20min后加入8～10mL的1％过硫酸钾，然后设定转速为400～500rpm，在温度为60～80℃下冷凝回流反应12～24小时，得到聚苯乙烯微球；二、荧光指示剂溶液的配制：将6～8mg的浓度为1×10-3～1×10-6mol/L的荧光指示剂均匀分散在10～20mL的有机溶剂中，配制成荧光指示剂溶液；三、溶胀法制备荧光微球：将10～15mL的步骤一得到的聚苯乙烯微球于棕色试样品瓶中，加入10～100μL的步骤二配制的荧光指示剂溶液，在温度为40～60℃下超声分散1～2h，然后在4000～5000rpm的转速下离心10～15min，超纯水洗涤至微球表面无荧光指示剂，即得单分散的荧光微球。本专利技术包括以下有益效果：1、本专利技术操作简单易行，基本有机合成仪器就可以满足。2、本专利技术的荧光标记微球易于合成，指示剂用量微少，对于微球表面官能团没有苛刻的要求。3、本专利技术所获得微球荧光强度高、耐光性好，化学稳定性强，呈现单分散性。4、本专利技术特别适用于将疏水性荧光物质直接负载在聚合物基体中，并且以水为分散相。5、本专利技术制备的单分散荧光微球的粒径为100～400nm。附图说明图1为试验三步骤一制备的聚苯乙烯微球的扫描电镜照片；图2为试验三制备的单分散的荧光微球的扫描电镜照片；图3为试验三制备的单分散的荧光微球的在380nm激发波长下照射0～50min的耐光性考察；其中，从上至下为0至50min的耐光性考察。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式的一种单分散荧光微球的制备方法是按以下步骤进行的：一、聚苯乙烯微球的制备：将玻璃反应器用丙酮、甲醇和纯水超声15～20min后干燥，然后加入100～200mL的超纯水，在300～400rpm下机械搅拌，保持氮气氛围，20～30min后加入3～10mL的苯乙烯单体，搅拌15～20min后加入8～10mL的1％过硫酸钾，然后设定转速为400～500rpm，在温度为60～80℃下冷凝回流反应12～24小时，得到聚苯乙烯微球；二、荧光指示剂溶液的配制：将6～8mg的浓度为1×10-3～1×10-6mol/L的荧光指示剂均匀分散在10～20mL的有机溶剂中，配制成荧光指示剂溶液；三、溶胀法制备荧光微球：将10～15mL的步骤一得到的聚苯乙烯微球于棕色试样品瓶中，加入10～100μL的步骤二配制的荧光指示剂溶液，在温度为40～60℃下超声分散1～2h，然后在4000～5000rpm的转速下离心10～15min，超纯水洗涤至微球表面无荧光指示剂，即得单分散的荧光微球。本实施方式包括以下有益效果：1、本实施方式操作简单易行，基本有机合成仪器就可以满足。2、本实施方式的荧光标记微球易于合成，指示剂用量微少，对于微球表面官能团没有苛刻的要求。3、本实施方式所获得微球荧光强度高、耐光性好，化学稳定性强，呈现单分散性。4、本实施方式特别适用于将疏水性荧光物质直接负载在聚合物基体中，并且以水为分散相。5、本实施方式制备的单分散荧光微球的粒径为100～400nm。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中在400rpm下机械搅拌。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中在温度为70℃下冷凝回流反应24小时。其它与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二中荧光指示剂为八已基卟啉铂(PtOEP)或八乙基卟啉钯(PdOEP)。其它与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二中有机溶剂为乙醇、甲醇、二甲基甲酰胺、氯仿或四氢呋喃。其它与具体实施方式一至四之一相同。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单分散荧光微球的制备方法，其特征在于单分散荧光微球的制备方法是按以下步骤进行的：一、聚苯乙烯微球的制备：将玻璃反应器用丙酮、甲醇和纯水超声15～20min后干燥，然后加入100～200mL的超纯水，在300～400rpm下机械搅拌，保持氮气氛围，20～30min后加入3～10mL的苯乙烯单体，搅拌15～20min后加入8～10mL的1％过硫酸钾，然后设定转速为400～500rpm，在温度为60～80℃下冷凝回流反应12～24小时，得到聚苯乙烯微球；二、荧光指示剂溶液的配制：将6～8mg的浓度为1×10‑3～1×10‑6mol/L的荧光指示剂均匀分散在10～20mL的有机溶剂中，配制成荧光指示剂溶液；三、溶胀法制备荧光微球：将10～15mL的步骤一得到的聚苯乙烯微球于棕色试样品瓶中，加入10～100μL的步骤二配制的荧光指示剂溶液，在温度为40～60℃下超声分散1～2h，然后在4000～5000rpm的转速下离心10～15min，超纯水洗涤至微球表面无荧光指示剂，即得单分散的荧光微球。

【技术特征摘要】
1.一种单分散荧光微球的制备方法，其特征在于单分散荧光微球的制备方法是按以下步骤进行的：一、聚苯乙烯微球的制备：将玻璃反应器用丙酮、甲醇和纯水超声20min后干燥，然后加入200mL的超纯水，在400rpm下机械搅拌，保持氮气氛围，30min后加入5mL的苯乙烯单体，搅拌15min后加入8mL的1％过硫酸钾，然后设定转速为400rpm，在温度为70℃下冷凝回流反应24小时，得到聚苯乙烯微球...

【专利技术属性】
技术研发人员：张科，赵九蓬，李文杰，李垚，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23