一种表面负载功能基团的天然高分子微球的制备方法技术

一种合成表面负载功能基团的天然高分子微球的方法，其特征在于该方法包括如下步骤： ａ．以单糖、双糖或可溶性多糖为原料，配成２～３５０克／升的水溶液，并向其中加入重量为原料总重量的０～２０％的无机或有机酸或碱，以及重量为原料总重量的０～５０％的无机纳米颗粒，并均匀分散； ｂ．将均匀分散的液体放入密闭加热容器中，在温度１４０～３５０℃条件下，加热０．５～９６小时； ｃ．将反应后的产品经抽滤，用去离子水或乙醇洗涤，即可制得表面负载功能基团的天然高分子微球。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于无机材料制备工艺
本专利技术的技术方案如下一种合成表面负载功能基团的天然高分子微球的方法，其特征在于该方法包括如下步骤 a.以单糖、双糖或可溶性多糖为原料，配成2～350克/升的水溶液，并向其中加入重量为原料总重量的0～20％的无机或有机酸或碱以及重量为原料总重量的0～50％的无机纳米颗粒，并均匀分散；b.将均匀分散的液体放入密闭加热容器中，在温度140～350℃条件下，加热0.5～96小时；c.将反应后的产品经抽滤，用去离子水或乙醇洗涤，即可制得表面负载功能基团的天然高分子微球。本专利技术中所述的单糖为葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、氨基葡萄糖之中的任意一种或几种的混合物；所述双糖为蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、乳糖、棉子糖之中的任意一种或几种的混合物；所述可溶性多糖为可溶性淀粉、可溶性纤维素、葡聚糖、聚木糖、壳聚糖之中的任意一种或几种的混合物。本专利技术中所述原料可在单糖、双糖和可溶性多糖三者中选择任一组分并可相互混合形成混合物。本专利技术中所述的无机或有机酸为盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、酒石酸、柠檬酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸中的任一种或相互混合形成的混合物；所述的无机或有机碱为氢氧化钾、浓氨水、氢氧化钠、乙二胺、六乙基四胺、己二胺中的任一种或相互混合形成的混合物。本专利技术所提供的方法通过在密闭容器中的脱水反应，制备了大量单分散微球，这些微球通过大量保留了反应物的官能团，从而继承了反应物的化学活性和亲水性。同时，当在水热反应之前加入无机纳米颗粒时，可以制得以无机纳米颗粒为内核的天然高分子微球。这种天然高分子微球的尺寸在50纳米～100微米可调，从而大大拓宽了它的应用面。该方法工艺简单，易于调控，突破了先制球再表面功能化的传统思维模式，将制球与功能化在一步内完成，同时所制备的天然高分子微球具有尺寸分布窄，高温不塌陷，功能层均匀等优点，这为它们搭建检测器件或作为模板制备优质的催化剂或轻质陶瓷材料提供了可能。图2为用葡萄糖和聚木糖制备的扫描电子显微镜(SEM)照片。图3为用蔗糖、半乳糖、棉子糖制备的天然高分子微球的TEM照片。图4为用甘露糖、阿拉伯糖、氨基葡萄糖制备的天然高分子微球的TEM照片。图5为用纤维二糖加氢氧化钾制备的天然高分子微球的TEM照片。图6为纤维二糖加乙二胺制备的天然高分子微球的TEM图。图7为内部包有银纳米颗粒的高分子微球的TEM图。图8为用制备的天然高分子微球的红外图。(一)以单糖、双糖或可溶性多糖制备表面负载功能基团的无核天然高分子微球这种合成表面负载功能基团的天然高分子微球的方法，利用了单糖、双糖或可溶性多糖在高温下脱水的反应。将单糖、双糖或可溶性多糖配成2～350克/升的溶液，放入密闭加热容器中，于140～350℃条件下水热反应0.5到96小时，所得产品用去离子水和乙醇洗涤，烘干可制得表面负载功能基团的天然高分子微球。在其中加入小于糖总重量的20％的无机或有机酸或碱，可以起到催化的作用，提高产率，并同时可以实现对所制备球的表面功能基团的反应活性进行调控的目的。实施例1以单一糖为原料制备表面负载功能基团的无核天然高分子微球取1.5克可溶性淀粉，经煮沸溶于40毫升水成澄清溶液，转移到40毫升水热釜中密封后，180℃水热8小时，所得沉淀经抽滤，去离子水洗涤三次，乙醇洗涤三次，烘干可得表面负载功能基团的天然高分子微球。所得微球经电镜检测为0.5～1微米(参见附图说明图1)。重复上述操作步骤，改用可溶性淀粉0.08克，温度280℃，水热96小时，可得类似产品。重复上述操作步骤，改用可溶性淀粉4克，温度350℃，水热0.5小时，可得类似产品。重复上述操作步骤，改用可溶性淀粉8克，温度降低到160℃，水热4小时，可得类似产品。重复上述操作步骤，改用可溶性淀粉14克，温度140℃，水热12小时，可得类似产品。以上所述条件适用于蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、乳糖、棉子糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、氨基葡萄糖、可溶性淀粉、可溶性纤维素、葡聚糖、聚木糖、壳聚糖。上述实施例中所制备的产品经投射电子显微镜和扫描电子显微镜检测，鉴定为球状颗粒，表面功能基团经红外谱图证明含有羟基、醛基、羧基等官能团。表面醛基含量经碘量法滴定证明含量约为0.0001～0.003摩尔/克。实施例2以单糖、双糖和多糖的混合物为原料制备表面负载功能基团的无核天然高分子微球取6克葡萄糖和1克聚木糖，加入到40毫升的水热釜中，向釜中加入水并搅拌，形成澄清溶液后，180℃水热24小时，所得沉淀经抽滤，去离子水洗涤三次，乙醇洗涤三次，烘干可得表面负载功能基团的天然高分子微球。(参见图2)重复上述操作步骤，保持葡萄糖用量4克，添加葡聚糖0.08克，温度280℃，水热96小时，可得类似产品。重复上述操作步骤，保持葡萄糖用量4克，可溶性纤维0.5克，麦芽糖0.5克，温度220℃，水热45小时，可得类似产品。重复上述操作步骤，添加蔗糖4克，半乳糖9克，棉子糖1克，温度140℃，水热96小时，可得类似产品。(参见图3) 重复上述操作步骤，添加甘露糖6克，阿拉伯糖1克，氨基葡萄糖7克，温度160℃，水热3.5小时，可得类似产品。(参见图4)重复上述操作步骤，添加壳聚糖1克，纤维二糖13克，温度250℃，水热3.5小时，可得类似产品。重复上述操作步骤，添加木糖0.05克，聚木糖11.95克，温度160℃，水热4小时，可得类似产品。以上所述条件适用于蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、乳糖、棉子糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、氨基葡萄糖、可溶性淀粉、可溶性纤维素、葡聚糖、聚木糖、壳聚糖之任意两种或多种的混合液。产品经投射电子显微镜和扫描电子显微镜检测，鉴定为球状颗粒，经红外谱图证明上述产品的表面含有功能基团，其表面醛基含量经碘量法滴定为0.0001～0.004摩尔/克。实施例3加入无机或有机酸或碱催化制备表面负载功能基团的无核天然高分子微球取4克纤维二糖，溶于40毫升水，加入氢氧化钾约0.1克，溶解澄清后，密封于水热釜中，160℃水热8小时，所得沉淀经抽滤，去离子水洗涤三次，乙醇洗涤三次，烘干可得表面负载功能基团的天然高分子微球。(参见图5)重复上述操作步骤，添加浓盐酸0.8克，温度350℃，水热0.5小时，可得类似产品。重复上述操作步骤，添加丁酸0.1克，温度280℃，水热12小时，可得类似产品。重复上述操作步骤，添加柠檬酸0.05克，温度200℃，水热36小时，可得类似产品。重复上述操作步骤，添加浓氨水0.8克，温度140℃，水热96小时，可得类似产品。重复上述操作步骤，加入乙二胺0.6克，温度160℃，水热24小时，可得类似产品。(参见图六)重复上述操作步骤，用盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、酒石酸、柠檬酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸之混合物，或者氢氧化钾、氢氧化钠、浓氨水、乙二胺、六乙基四胺、己二胺之混合物取代上述单一酸碱，同样可以起到催化作用，获得类似产品。用可溶性淀粉、可溶性纤维素、葡聚糖、聚木糖、壳聚糖蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、乳糖、棉子糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、氨基葡萄糖之任意一种及多种组分的混合物取代上述纤维二糖，可制得类似产品。产品经投射电子显微镜和扫描电子显微镜检测，鉴定为球状颗粒，经红本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚栋，孙晓明，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：