一种制备高分散性聚苯乙烯磁性微球的方法技术

本发明专利技术公开一种制备高分散性聚苯乙烯磁性微球的方法，以Fe3O4纳米粒子作磁性载体、苯乙烯为原料，S,S’-二(ɑ,ɑ’-二甲基-ɑ”-乙酸)三硫代碳酸酯为可逆加成-断裂链转移剂，采用可逆加成-断裂链转移自由基微乳液聚合法制备聚苯乙烯-Fe3O4磁性微球。本发明专利技术通过对磁性微球的形态、粒径、磁性和稳定性的分析，制备的聚苯乙烯-Fe3O4磁性微球以Fe3O4为核、PS为壳，核壳间以共价键相接的包覆型纳米粒子，平均直径为200nm左右，具有良好的磁性、稳定性和高分散性，可以长期稳定分散于水溶液中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无机纳米和高分子聚合物合成领域，特别是一种高分散性聚苯乙烯磁性微球的制备方法。技术背景磁性聚苯乙烯微球属于磁性高分子微球，是将无机磁性粒子与高分子材料结合的一种新型复合材料，实现了无机磁性纳米粒子的功能化，同时兼具高分子微球和磁性粒子的众多特性，使之在复合材料、医学、环保、精细化工等领域获得更广泛的应用，其中磁性高分子材料尤其是无机氧化铁材料在磁性记忆材料、生物传感器、细胞与蛋白质分离标记、药物载体、磁共振成像等方面已被广泛应用，受到了国内外科学家的极大关注。文献1(杨旭、李欣、潘复生等.表面含羧基的磁性高分子微球的制备和表征[J].化学世界，2006(5):276-280.)和文献2(靳艳巧、李曦、张超灿.微悬浮聚合法制备聚苯乙烯磁性微球的研究[J].高分子材料科学与工程，2006,22(6):87-89.)等制备出的磁性高分子微球纳米颗粒结晶度差，磁响应较弱，颗粒较大粒径分布较宽，分散性不高，使其使用受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制备高分散性聚苯乙烯磁性微球的方法。实现本专利技术目的的技术解决方案是：一种制备高分散性聚苯乙烯磁性微球的方法，包括以下步骤：1)将苯乙烯、十六烷、油酸包裹Fe3O4磁性微球、S,S’-二(ɑ,ɑ’-二甲基-ɑ”-乙酸)三硫代碳酸酯(CTA)、偶氮二异丁脒盐酸盐置于容器内超声，制成油相；2)将溴代十六烷基-3-甲基咪唑(ILs)溶于水中制成水相；3)步骤1)所得的油相与步骤2)所得的水相混合后，在氮气保护下，搅拌反应，再在冰水浴中进行超声预乳化制成微乳液；4)步骤3)所得的微乳液继续通入氮气，再升温至60～80℃，反应12～20h；5)反应完成后冷却到室温，洗涤后得聚苯乙烯包裹磁性Fe3O4微球。步骤(1)中，超声时间为5～10min，十六烷与苯乙烯的质量比为0.03:1～0.05:1；油酸包裹Fe3O4磁性微球与苯乙烯的质量比为0.04:1～0.08:1；S,S’-二(ɑ,ɑ’-二甲基-ɑ”-乙酸)三硫代碳酸酯为苯乙烯质量的0.5％～1.0％；偶氮二异丁脒盐酸盐为苯乙烯质量的0.2％～1.5％。步骤(2)中，溴代十六烷基-3-甲基咪唑与水的质量比为1:300～1:400，溴代十六烷基-3-甲基咪唑与苯乙烯的质量比为0.01:1～0.02:1。步骤(3)中，搅拌反应时间不少于60min，超声预乳化时间不少于60min。与现有技术相比，本专利技术的优点是：(1)、制备的聚苯乙烯-Fe3O4磁性微球产量高，方法简便；微球表面光滑、粒径分布均匀、胶体稳定性好、分散性高、可长时间稳定保存；(2)、包埋在微球内部的磁性Fe3O4纳米粒子具有较好的磁响应性质，不易发生磁漏，在外加磁场的作用下可以实现快速分离。附图说明图1为本专利技术制备的CTA的反应原理图。图2为本专利技术制备的油酸包裹磁性Fe3O4电镜图。图3为实施例1聚苯乙烯磁性微球电镜图。图4为实施例1-4聚苯乙烯磁性微球的磁性分析图(A为例1、B为例2、C为例3、D为例4)。图5为实施例1-4聚苯乙烯磁性微球的稳定性分析图(其中，A为静置10min后、B为静置2周后、C为静置一个月后、D为静置两个月后、E为静置半年后、F为静置一年后)。具体实施方式实施例1：聚苯乙烯包裹磁性Fe3O4的制备将2.74g二硫化碳、10.75g氯仿、5.23g丙酮及0.241g四丁基硫酸氢铵溶于12mL甲苯中，氮气氛中冰水浴搅拌下缓慢加入50％的氢氧化钠20.16g(10～15min)，氢氧化钠滴加完以后反应12h，得到黄色固体，加入90mL去离子水使其溶解，静置分层取水相，氮气保护下加入12mL浓盐酸，搅拌反应30min，得黄色沉淀，洗涤、过滤、干燥至恒重，得S,S’-二(ɑ,ɑ’-二甲基-ɑ”-乙酸)三硫代碳酸酯(CTA)。所述的反应原理如图1所示。将10.8gFeCl3·6H2O，3.9gFeCl2·4H2O溶于200mL去离子水中，称取3.5g油酸(OA)溶于120mL丙酮中，然后在氮气氛、激烈搅拌(500rpm)下将两相混合，搅拌30min后缓慢加入25mL氨水(28-30wt％)，室温下搅拌1h，加热至85℃反应1h，升温至110℃下反应1h除去过量的氨水，反应完成后冷却至室温，得到黑色固体，用去离子水清洗至中性，再用甲醇洗去过量的油酸，50℃真空干燥至恒重，得OA包裹Fe3O4磁性微球，做扫描电镜如图2。将8.00g苯乙烯、0.24g十六烷、0.32gOA包裹Fe3O4、0.04gCTA、0.12g偶氮二异丁脒盐酸盐加入到三口烧瓶后超声5min，制成油相；称取0.08gILs溶于24.0g去离子水中制成水相；然后将两相混合，氮气氛激烈搅拌(600rpm)下反应1h。然后冰水浴超声60min，再在70℃下搅拌(400rpm)反应20h，反应完成后冷却至室温，得土黄色微球，用去离子水洗涤后得聚苯乙烯包裹磁性Fe3O4微球。利用透射电子显微镜(TEM)，对制得的微球乳液粒径进行了检测。利用磁场对微球磁性和稳定性进行测定。由图3、图4a和图5可以看出该胶乳粒径在200nm左右，表面光滑，形态规整，粒径均一，磁响应性高，稳定性好，可以稳定保存数月，具有较好的单分散性。实施例2：聚苯乙烯包裹磁性Fe3O4的制备将8.00g苯乙烯、0.40g十六烷、0.64gOA包裹Fe3O4、0.08gCTA、0.12g偶氮二异丁脒盐酸盐加入到三口烧瓶后超声5min，制成油相；称取0.16gILs溶于48.0g去离子水中制成水相；然后将两相混合，氮气氛激烈搅拌(600rpm)下反应1h。然后冰水浴超声60min，再在70℃下搅拌(400rpm)反应20h，反应完成后冷却至室温，得土黄色微球，用去离子水洗涤后得聚苯乙烯包裹磁性Fe3O4微球。利用磁场对微球磁性和稳定性进行测定。由图4b和图5可以看出该胶乳磁响应性高，稳定性较好，可以稳定保存数月月，具有较好的单分散性。实施例3：聚苯乙烯包裹磁性Fe3O4的制备将8.00g苯乙烯、0.40g十六烷、0.64gOA包裹Fe3O4、0.08gCTA、0.016g偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐加入到三口烧瓶后超声10min，制成油相；称取0.16gILs溶于64.0g去离子水中制成水相；然后将两相混合，氮气氛激烈搅拌(600rpm)下反应1h。然后冰水浴超声60min，再在70℃下搅拌(400rpm)反应20h，反应完成后冷却至室温，得土黄色微球，用去离子水洗涤后得聚苯乙烯包裹磁性Fe3O4微球。利用磁场对微球磁性和稳定性进行测定。由图4c和图5可以看出该胶乳磁响应性高，稳定性较好，可以稳定保存数月，具有较好的单分散性。实施例4：聚苯乙烯包裹磁性Fe3O4的制备将8.00g苯乙烯、0.24g十六烷、0.32gOA包裹Fe3O4、0.08gCTA、0.016g偶氮二异丁脒盐酸盐加入到三口烧瓶后超声10min，制成油相；称取0.08gILs溶于32.0g去离子水中制成水相；然后将两相混合，氮气氛激烈搅拌(600rpm)下反应1h。然后冰水浴超声60min，再在70℃下搅拌(400rpm)反应12h，反应完成后冷却至室温，得土黄色微球，用去离子水洗涤后得聚苯乙烯包裹磁性Fe3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备高分散性聚苯乙烯磁性微球的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将苯乙烯、十六烷、油酸包裹Fe3O4磁性微球、S,S’‑二(ɑ,ɑ’‑二甲基‑ɑ”‑乙酸)三硫代碳酸酯、偶氮二异丁脒盐酸盐置于容器内超声，制成油相；2)将溴代十六烷基‑3‑甲基咪唑溶于水中制成水相；3)步骤1)所得的油相与步骤2)所得的水相混合后，在氮气保护下，搅拌反应，再在冰水浴中进行超声预乳化制成微乳液；4)步骤3)所得的微乳液继续通入氮气，再升温至60～80℃，反应12～20h；5)反应完成后冷却到室温，洗涤后得聚苯乙烯包裹磁性Fe3O4微球。

【技术特征摘要】
1.一种制备高分散性聚苯乙烯磁性微球的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将苯乙烯、十六烷、油酸包裹Fe3O4磁性微球、S,S’-二(ɑ,ɑ’-二甲基-ɑ”-乙酸)三硫代碳酸酯、偶氮二异丁脒盐酸盐置于容器内超声，制成油相；2)将溴代十六烷基-3-甲基咪唑溶于水中制成水相；3)步骤1)所得的油相与步骤2)所得的水相混合后，在氮气保护下，搅拌反应，再在冰水浴中进行超声预乳化制成微乳液；4)步骤3)所得的微乳液继续通入氮气，再升温至60～80℃，反应12～20h；5)反应完成后冷却到室温，洗涤后得聚苯乙烯包裹磁性Fe3O4微球。2.如权利要求1所述的制备高分散性聚苯乙烯磁性微球的方法，其特征在于，步骤(1)中，超声时间为5～10mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊琰，董伟，潘夕郝，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32