多层组装微米级单分散聚苯乙烯磁性复合微球的制备方法技术

本发明专利技术属于属于高分子功能材料技术领域，提供了一种多层组装微米级单分散聚苯乙烯磁性复合微球的制备方法，本发明专利技术的聚苯乙烯磁性复合微球的制备方法采用分散聚合制备单分散的表面富含负电荷的磺酸基或羧基聚苯乙烯微球，然后利用其与强阳离子聚电解质、柠檬酸钠修饰的Fe3O4纳米粒子之间的静电作用，最终制备得到微米级单分散聚苯乙烯磁性微球。通过本发明专利技术的制备方法能够获得粒径高度均匀的、粒径处于微米级的单分散聚苯乙烯磁性微球，可满足化学发光免疫、细胞分离及蛋白纯化等领域的应用需求，本发明专利技术的制备方法还具有操作简便、节能减耗的优点，适于产业化推广应用。

Preparation of micron sized monodisperse polystyrene magnetic composite microspheres by multilayer assembly

The invention belongs to the technical field of functional polymer material, preparation method of assembly of monodisperse polystyrene composite microspheres with magnetic multilayer provides the preparation method of magnetic polystyrene composite microspheres of the invention adopts rich surface polymerization for preparing monodisperse negative charge dispersed sulfo group or carboxyl polystyrene microspheres, the electrostatic interaction between Fe3O4 then the nanoparticles with strong cationic polyelectrolyte, sodium citrate modified, then prepared monodisperse polystyrene microspheres. The preparation method of the invention can obtain highly uniform particle size, particle size in micron sized monodisperse polystyrene microspheres, which can meet the application requirements, separation and purification of protein immune cells in areas such as chemiluminescence, the preparation method of the invention also has the advantages of simple operation, energy-saving advantages, and is suitable for application industrialization.

【技术实现步骤摘要】
多层组装微米级单分散聚苯乙烯磁性复合微球的制备方法
本专利技术属于高分子功能材料
，具体涉及一种多层组装微米级单分散聚苯乙烯磁性复合微球的制备方法。
技术介绍
磁性高分子微球是近年发展起来的一种新型先进的高分子复合功能磁性材料，是通过适当方法将磁性无机粒子与有机高分子结合形成的具有一定磁性及特殊结构的复合微球。磁性高分子微球同时具有磁响应性和普通高分子微球的表面功能性，在医学、生物化学、免疫测定以及分子生物学等诸多领域具有广泛的应用，尤其在固定化酶、靶向药物和细胞分离等方面具有广阔的应用前景。目前，制备磁性高分子微球的方法主要有微乳液聚合法、乳液聚合法、分散聚合法以及悬浮聚合法等，这些方法各有特点，很多学者针对不同的应用领域已对这些方法进行了研究。这些方法中，微乳液聚合法与乳液聚合法可以用来制备单分散性较好的磁性微球，但微球粒径通常是亚微米级，若需要制备尺寸较大的微米级复合微球，通常会采用分散聚合法、悬浮聚合法。但是现有的方法得到的微球粒径分布较宽，不适用于生物医学等方面的广泛应用，而单分散性是衡量高分子磁性微球的重要指标，尤其是当应用于化学发光免疫、细胞分离及蛋白纯化领域时。基于以上相关背景，本领域内的磁性高分子微球的制备方法普遍存在制备获得的磁性高分子微球粒径分布较宽、不具有单分散性、应用领域范围受限等不足。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术提供一种多层组装微米级单分散聚苯乙烯磁性复合微球的制备方法。通过本专利技术的制备方法能够获得单分散的微米级磁性复合微球，并且覆盖率可控、制备方法操作简便、适于产业化的推广应用。本专利技术的核心技术构思为，采用分散聚合制备单分散的表面富含负电荷的磺酸基或羧基聚苯乙烯微球，然后利用其与强阳离子聚电解质、柠檬酸钠修饰的Fe3O4纳米粒子之间的静电作用，最终制备得到微米级单分散聚苯乙烯磁性微球。基于以上核心技术构思，本专利技术具体通过以下技术方案实现：本专利技术的一种多层组装微米级单分散聚苯乙烯磁性复合微球的制备方法，包括如下步骤：(1)表面为正电荷的聚苯乙烯微球的制备：制备单分散微米级聚苯乙烯微球，对所得单分散微米级聚苯乙烯微球进行处理，得到表面为正电荷的聚苯乙烯微球；(2)表面为负电荷的Fe3O4纳米粒子的制备：制备Fe3O4纳米粒子，将所得Fe3O4纳米粒子进行处理，得到表面为负电荷的Fe3O4纳米粒子；(3)聚苯乙烯磁性复合微球的制备：将所得表面为正电荷的聚苯乙烯微球和表面为负电荷的Fe3O4纳米粒子进行混合，即得到所述聚苯乙烯磁性复合微球。本专利技术中，在步骤(1)中通过分散聚合等方式制备粒径单分散的、高度均一的微米级聚苯乙烯微球，然后再将单分散微米级聚苯乙烯微球的表面处理加上正电荷。步骤(1)中具体为单分散微米级聚苯乙烯微球的表面处理得到正电荷的方式有两种：第一种采用两步法进行，首先第一步，先将单分散微米级聚苯乙烯微球的表面进行磺化处理，带上负电荷；其次第二步，再通过强阳离子聚电解质对带有负电荷的单分散微米级聚苯乙烯微球进行处理带上正电荷。第二种更为简便，采用一步法进行，直接一步反应处理得到表面带有正电荷的单分散微米级聚苯乙烯微球。本专利技术中，通过静电作用将步骤(1)和(2)中分别获得的带有相异电荷的单分散微米级聚苯乙烯微球和Fe3O4纳米粒子自组装复合在一起，最终获得单分散的微米级磁性复合微球、并且整个制备方法过程操作简便、磁纳米颗粒覆盖率高、并具有一定的可控性。具体的进一步优化，步骤(1)中两步法获得表面为正电荷的聚苯乙烯微球的方法为：先对单分散微米级聚苯乙烯微球进行磺化处理，得到表面为负电荷的聚苯乙烯微球；再将经磺化处理得到的表面为负电荷的聚苯乙烯微球与强阳离子聚电解质反应，得到表面为正电荷的聚苯乙烯微球。更为具体的优选方案：通过分散聚合，在丁醇体系、乙醇-水体系或者乙醇-乙二醇甲醚体系中，以聚乙烯吡咯酮为稳定剂，以偶氮二异丁腈为引发剂引发苯乙烯单体聚合得到单分散微米级聚苯乙烯微球；再使用浓硫酸对单分散微米级聚苯乙烯微球进行磺化处理，得到表面为负电荷的聚苯乙烯微球；再向表面为负电荷的聚苯乙烯微球中引入聚烯丙基胺盐酸盐例如聚二甲基二烯丙基氯化铵，处理得到表面为正电荷的聚苯乙烯微球。对于该两步骤法获得表面为正电荷的聚苯乙烯微球的方法具体实际操作中可采用下述两种更优选的具体实现方式：根据本专利技术的一个具体实施例，第一种可选的具体优选方案为：将聚乙烯吡咯酮加入丁醇中，搅拌得到均相溶液；将偶氮二异丁腈溶解于苯乙烯单体中，然后将溶解有偶氮二异丁腈的苯乙烯加入所述均相溶液中；惰性气体保护下，于68～72℃条件下搅拌反应；反应结束后离心处理，去除上清液，采用乙醇分散，干燥得到单分散微米级聚苯乙烯微球；将单分散微米级聚苯乙烯微球加入到乙酸中，然后再加入浓硫酸，超声得到均相溶液，将该均相溶液加入冰水中，离心处理后，去上清液，用水分散得到表面为负电荷的聚苯乙烯微球，将表面为负电荷的聚苯乙烯微球分散进入水中；将聚二甲基二烯丙基氯化铵和氯化钠溶于水中得到混合液，然后将混合液加入含有表面为负电荷的聚苯乙烯微球的水中，震荡后离心处理，去除上清液，用水分散得到表面为正电荷的聚苯乙烯微球。根据本专利技术的另外两个具体实施例，第二种可选的具体优选方案为：将聚乙烯吡咯酮、乙醇和乙二醇甲醚加入反应容器，搅拌得到均相溶液；将偶氮二异丁腈溶解于苯乙烯单体中，然后将溶解有偶氮二异丁腈的苯乙烯加入所述均相溶液中；惰性气体保护下，于68～72℃条件下搅拌反应；反应结束后离心处理，去除上清液，采用乙醇分散，干燥得到单分散微米级聚苯乙烯微球；将单分散微米级聚苯乙烯微球加入到乙酸中，然后再加入浓硫酸，超声得到均相溶液，将该均相溶液加入冰水中，离心处理后，去上清液，用水分散得到表面为负电荷的聚苯乙烯微球，将表面为负电荷的聚苯乙烯微球分散进入水中；将聚二甲基二烯丙基氯化铵和氯化钠溶于水中得到混合液，然后将混合液加入含有表面为负电荷的聚苯乙烯微球的水中，震荡后离心处理，去除上清液，用水分散得到表面为正电荷的聚苯乙烯微球。根据前文所述，具体的进一步优化，本专利技术还提供通过采用一步法直接制备获得表面为正电荷的聚苯乙烯微球，采用一步法能够进一步简化操作，提升工艺效率，降低损耗。具体的方法为：以乙醇-乙二醇甲醚体系为反应介质，以丙烯酸树脂和磺基丁二酸钠二辛酯为稳定剂，以过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈为引发剂引发苯乙烯聚合，然后再通过引入聚烯丙基胺盐酸盐例如聚二甲基二烯丙基氯化铵，处理得到表面为正电荷的聚苯乙烯微球。根据本专利技术的一个实施例，本专利技术提供的步骤(1)中采用一步法的具体方法为：将丙烯酸树脂、磺基丁二酸钠二辛酯、乙醇和乙二醇甲醚加入反应容器，搅拌得到均相溶液；将引发剂过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈溶解于苯乙烯单体中，然后将溶解有引发剂的苯乙烯加入所述均相溶液中；惰性气体保护下，于68～72℃条件下搅拌反应；反应结束后分别依次采用乙醇和水作为分散剂进行分散，最终得到表面为负电荷的聚苯乙烯微球。将表面为负电荷的聚苯乙烯微球分散进入水中；将聚二甲基二烯丙基氯化铵和氯化钠溶于水中得到混合液，然后将混合液加入含有表面为负电荷的聚苯乙烯微球的水中，震荡后离心处理，去除上清液，用水分散得到表面为正电荷的聚苯乙烯微球。在具体的Fe3O本文档来自技高网...

【技术保护点】
多层组装微米级单分散聚苯乙烯磁性复合微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)表面为正电荷的聚苯乙烯微球的制备：制备单分散微米级聚苯乙烯微球，对所得单分散微米级聚苯乙烯微球进行处理，得到表面为正电荷的聚苯乙烯微球；(2)表面为负电荷的Fe3O4纳米粒子的制备：制备Fe3O4纳米粒子，将所得Fe3O4纳米粒子进行处理，得到表面为负电荷的Fe3O4纳米粒子；(3)聚苯乙烯磁性复合微球的制备：将所得表面为正电荷的聚苯乙烯微球和表面为负电荷的Fe3O4纳米粒子进行混合，即得到所述聚苯乙烯磁性复合微球。

【技术特征摘要】
1.多层组装微米级单分散聚苯乙烯磁性复合微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)表面为正电荷的聚苯乙烯微球的制备：制备单分散微米级聚苯乙烯微球，对所得单分散微米级聚苯乙烯微球进行处理，得到表面为正电荷的聚苯乙烯微球；(2)表面为负电荷的Fe3O4纳米粒子的制备：制备Fe3O4纳米粒子，将所得Fe3O4纳米粒子进行处理，得到表面为负电荷的Fe3O4纳米粒子；(3)聚苯乙烯磁性复合微球的制备：将所得表面为正电荷的聚苯乙烯微球和表面为负电荷的Fe3O4纳米粒子进行混合，即得到所述聚苯乙烯磁性复合微球。2.根据权利要求1所述的多层组装微米级单分散聚苯乙烯磁性复合微球的制备方法，其特征在于，步骤(1)中处理得到表面为正电荷的聚苯乙烯微球的方法为：先对单分散微米级聚苯乙烯微球进行磺化处理，得到表面为负电荷的聚苯乙烯微球；再将经磺化处理得到的表面为负电荷的聚苯乙烯微球与强阳离子聚电解质反应，得到表面为正电荷的聚苯乙烯微球。3.根据权利要求2所述的多层组装微米级单分散聚苯乙烯磁性复合微球的制备方法，其特征在于，步骤(1)中表面为正电荷的聚苯乙烯微球的制备的方法为：通过分散聚合，在丁醇体系、乙醇-水体系或者乙醇-乙二醇甲醚体系中，以聚乙烯吡咯酮为稳定剂，以偶氮二异丁腈为引发剂引发苯乙烯单体聚合得到单分散微米级聚苯乙烯微球；再使用浓硫酸对单分散微米级聚苯乙烯微球进行磺化处理，得到表面为负电荷的聚苯乙烯微球；再向表面为负电荷的聚苯乙烯微球中引入聚烯丙基胺盐酸盐，处理得到表面为正电荷的聚苯乙烯微球。4.根据权利要求3所述的多层组装微米级单分散聚苯乙烯磁性复合微球的制备方法，其特征在于，步骤(1)中表面为正电荷的聚苯乙烯微球的制备的方法具体为：将聚乙烯吡咯酮加入丁醇中，搅拌得到均相溶液；将偶氮二异丁腈溶解于苯乙烯单体中，然后将溶解有偶氮二异丁腈的苯乙烯加入所述均相溶液中；惰性气体保护下，于68～72℃条件下搅拌反应；反应结束后离心处理，去除上清液，采用乙醇分散，干燥得到单分散微米级聚苯乙烯微球；将单分散微米级聚苯乙烯微球加入到乙酸中，然后再加入浓硫酸，超声得到均相溶液，将该均相溶液加入冰水中，离心处理后，去上清液，用水分散得到表面为负电荷的聚苯乙烯微球，将表面为负电荷的聚苯乙烯微球分散进入水中；将聚二甲基二烯丙基氯化铵和氯化钠溶于水中得到混合液，然后将混合液加入含有表面为负电荷的聚苯乙烯微球的水中，震荡后离心处理，去除上清液，用水分散得到表面为正电荷的聚苯乙烯微球。5.根据权利要求3所述的多层组装微米级单分散聚苯乙烯磁性复合微球的制备方法，其特征在于，步骤(1)中表面为正电荷的聚苯乙烯微球的制备的方法具体为：将聚乙烯吡咯酮、乙醇和乙二醇甲醚加入反应容器，搅拌得到均相溶液；将偶氮二异丁腈溶解于苯乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：程敏卓，
申请(专利权)人：成都爱兴生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51