一种具有超级大孔的高交联度聚合物微球及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有超级大孔的高交联度聚合物微球及其制备方法，包括：将稳定剂、表面活性剂溶解于去离子水中制得水相溶液。将乙烯基单体和二乙烯基交联剂溶于致孔剂溶液中，进行充氮排氧后，加入原子转移自由基聚合引发剂体系，制得油相溶液。在充氮气和保持搅拌的条件下，将油相溶液加入到水相溶液中，并进行升温聚合反应，反应温度为50～100℃，反应时间为13～24小时；聚合反应完毕后，进行抽滤洗涤以去除未反应残余物，即制得聚合物微球。本发明专利技术不仅能使聚合物微球平均孔径在980～3900nm内可控，而且无需使用大量表面活性剂，制备完毕后无需复杂的清除过程，在生物大分子快速分离纯化领域具有良好的应用前景，尤其适合大尺寸疫苗颗粒的分离纯化。 1

High crosslinking polymer microsphere with super large pore and preparation method thereof

The invention discloses a high crosslinking polymer microsphere with a super large hole and a preparation method thereof, including the solution of a stabilizer and a surface active agent in the deionized water to produce a aqueous solution. The vinyl monomers and two vinyl crosslinker were dissolved in the orifice solution, and after nitrogen was filled and oxygen was discharged, the oil phase solution was prepared by adding the atom transfer radical polymerization initiator system. Under the condition of nitrogen filling and stirring, the oil phase solution was added into the aqueous solution, and the reaction temperature was 50~100 C and the reaction time was 13~24 hours. After the polymerization, the unreacted residue was removed by filtration and washing to get the polymer microspheres. The invention can not only make the average pore size of polymer microspheres within 980 ~ 3900nm, but also have no need to use a large number of surface active agents. After preparation, it does not need complex clearance process. It has a good application prospect in the field of rapid separation and purification of biological macromolecules, and is especially suitable for the separation and purification of large size vaccine particles. One

【技术实现步骤摘要】
一种具有超级大孔的高交联度聚合物微球及其制备方法
本专利技术涉及聚合物微球材料领域，尤其涉及一种具有超级大孔的高交联度聚合物微球及其制备方法。
技术介绍
聚合物微球是指具有圆球形状且粒径在数十纳米到数百微米尺度范围内的聚合物粒子。聚合物微球作为生化分离介质，具有机械强度高、化学性质稳定、耐酸碱度好，能够在高压下操作等优点，因此聚合物微球在作为色谱介质的应用领域具有很好前景。由于生化分离应用中的分离对象为生物大分子，而这些生物大分子具有分子尺寸大、结构复杂等特点，在分离纯化中容易失活变性，因此对生化分离介质有较高的要求。目前，常用的生化分离介质主要是以多糖为基质，这类介质质地较软(耐压在0.3MPa以下)、孔径较小(30～50nm)，因此难以满足高通量的分离纯化需求。市售的生化分离介质其平均孔径尺寸大多集中在30～400nm之间，而通常生化分离介质的平均孔径尺寸需要达到被分离生物大分子尺寸的10倍以上时，才能让生物大分子自由进入介质孔道内，因此针对类病毒颗粒、病毒颗粒、细胞等分子本身尺寸就达到几十到几百纳米以上的生物大分子，现有生化分离介质存在载量低、易失活的问题。为了解决这一问题，满足快速、高通量生化分离纯化的需求，大孔聚合物微球应运而生；例如：专利CN2012101347354中公开了一种两步乳液法制备的超大孔聚合物微球，这种聚合物微球以线性大分子为基础，依靠自组装技术制备而成，所制得聚合物微球的孔径为0.09～90μm，对于超大尺寸生物分子的固载有一定用武之地，但是这种两步乳液法所制得聚合物微球交联度低，结构疏松、机械强度低、比表面积小，在分离纯化应用中受到一定限制；专利CN2005100871380中公开了一种反相胶团溶胀法制备超大孔聚合物微球的方法，所制得聚合物微球的孔径范围有两种，大孔在1～60μm范围内，小孔在10～200nm范围内，但这种反相胶团溶胀法制备过程中需使用大量的表面活性剂，制备完毕后清除致孔剂过程复杂，影响后续作为分离纯化介质使用；专利CN2015104635465中公开了一种悬浮聚合法制备大孔聚合物微球的方法，所制得聚合物微球的平均孔径为50～500nm，这种悬浮聚合法无需使用大量表面活性剂，而且制备完毕后无需复杂的清除过程，但这种悬浮聚合法所制得聚合物微球其孔径越大，制备过程中的破碎越严重，孔径控制难度高，而目前这种悬浮聚合法所能制得的聚合物微球其孔径尺寸范围难以满足更大尺寸的生物分子的分离需求；此外，现有普通悬浮聚合法都难以制备出孔径尺寸在微米级以上的聚合物微球。
技术实现思路
为了解决现有悬浮聚合法难以制备出微米级以上的聚合物微球，而其他方法需使用大量表面活性剂，制备完毕后需进行复杂的清除过程，所制得聚合物微球交联度低等技术问题，本专利技术提供了一种具有超级大孔的高交联度聚合物微球及其制备方法，不仅能够使所制得的聚合物微球其平均孔径在980～3900nm范围内可控，大大提高了大尺寸生物分子的传质速率，而且聚合温度范围广、制备时间短，制备过程中无需使用大量表面活性剂，制备完毕后无需复杂的清除过程，同时所制得的聚合物微球交联度高，可耐受3～10MPa的操作压力，能够继续引发ATRP聚合(AtomTransferRadicalPolymerization，原子转移自由基)，方便进一步衍生为各种功能介质，因此在生物大分子快速分离纯化领域具有良好的应用前景，尤其适合大尺寸疫苗颗粒的分离纯化。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种具有超级大孔的高交联度聚合物微球，该聚合物微球的粒径范围为20～100微米、孔径尺寸范围为980～3900纳米、耐压范围为3～10MPa。一种具有超级大孔的高交联度聚合物微球的制备方法，包括以下步骤：步骤A、将稳定剂、表面活性剂溶解于去离子水中形成均匀溶液，制得水相溶液；步骤B、将乙烯基单体和二乙烯基交联剂溶于致孔剂溶液中，进行充氮排氧后，加入原子转移自由基聚合引发剂体系，形成均匀溶液，制得油相溶液；其中，所述原子转移自由基聚合引发剂体系占乙烯基单体与二乙烯基交联剂摩尔数之和的8％；步骤C、在充氮气和保持搅拌的条件下，将所述油相溶液加入到所述水相溶液中，并进行升温聚合反应，反应温度为50～100℃，反应时间为13～24小时；聚合反应完毕后，对所制得聚合物微球进行抽滤洗涤以去除未反应残余物，从而制得粒径范围为20～100微米、孔径尺寸范围为980～3900纳米、耐压范围为3～10MPa的聚合物微球。优选地，所述原子转移自由基聚合引发剂体系包括催化剂和配体体系；所述配体体系包括卤化物和含氮配体，并且卤化物与含氮配体的摩尔比为1:2。优选地，所述卤化物采用氯化亚铜、溴化亚铜中的一种或两种混合物；所述的含氮配体采用2,2-联二吡啶Bpy、四甲基乙二胺TMEDA、N,N,N,'N,”N,”'-五甲基二亚乙基三胺PMDETA和1,1,4,7,10,10'-六甲基三亚乙基四胺HMETETA中的一种或多种的混合物。优选地，所述油相溶液与所述水相溶液的体积比为1:9～1:4。优选地，所述稳定剂采用聚乙烯醇(分子量范围60000-150000)、聚乙烯基吡咯烷酮中的一种或两种混合物，且稳定剂在水相溶液中的质量百分比浓度为8.3～10.4％。优选地，所述表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠、非离子型表面活性剂中的一种或两种混合物，且表面活性剂在水相溶液中的质量百分比浓度为3.3～6.0％。优选地，所述乙烯基单体采用甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸十八烷酯、甲基丙烯酸缩水甘油醚、甲基丙烯酸羟乙酯、苯乙烯中的一种或两种混合物；所述二乙烯基交联剂采用乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、丙三醇三丙烯酸酯中的一种或两种混合物。优选地，所述聚合物微球的耐压范围为3～10MPa。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术所提供的具有超级大孔的高交联度聚合物微球的制备方法采用原子转移自由基聚合法，以50～100℃反应13～24小时，从而制备出耐压范围为3～10MPa、粒径范围为20～100微米、平均孔径在980～3900nm范围内可控的聚合物微球。与现有技术中自由基引发的悬浮聚合制备聚合物微球相比，本专利技术所提供的具有超级大孔的高交联度聚合物微球的制备方法反应温和、致孔剂用量大、聚合反应速度快、聚合反应温度范围广，而且所制得聚合物微球其孔径可达到微米级以上，大大提高了大尺寸生物分子的传质速率，有望在高通量分离纯化大尺寸生物分子上得到广泛应用；同时，本专利技术所述聚合物微球交联度高，其表面存在大量的活性基团，可以继续引发烯类单体进行ATRP聚合，对所述聚合物微球表面进行各种功能修饰，方便进一步衍生为各种功能介质，因此在生物大分子快速分离纯化领域具有良好的应用前景，尤其适合大尺寸疫苗颗粒的分离纯化。此外，本专利技术所提供的具有超级大孔的高交联度聚合物微球的制备方法采用这些小分子复合物作为致孔剂，在制备完毕后十分容易去除，因此本专利技术在制备完毕后无需复杂的清除过程。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有超级大孔的高交联度聚合物微球，其特征在于，该聚合物微球的粒径范围

【技术特征摘要】
1.一种具有超级大孔的高交联度聚合物微球，其特征在于，该聚合物微球的粒径范围为20～100微米、孔径尺寸范围为980～3900纳米、耐压范围为3～10MPa。2.一种具有超级大孔的高交联度聚合物微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A、将稳定剂、表面活性剂溶解于去离子水中形成均匀溶液，制得水相溶液；步骤B、将乙烯基单体和二乙烯基交联剂溶于致孔剂溶液中，进行充氮排氧后，加入原子转移自由基聚合引发剂体系，形成均匀溶液，制得油相溶液；其中，所述原子转移自由基聚合引发剂体系占乙烯基单体与二乙烯基交联剂摩尔数之和的8％；步骤C、在充氮气和保持搅拌的条件下，将所述油相溶液加入到所述水相溶液中，并进行升温聚合反应，反应温度为50～100℃，反应时间为13～24小时；聚合反应完毕后，对所制得聚合物微球进行抽滤洗涤以去除未反应残余物，从而制得粒径范围为20～100微米、孔径尺寸范围为980～3900纳米、耐压范围为3～10MPa的聚合物微球。3.根据权利要求2所述的具有超级大孔的高交联度聚合物微球的制备方法，其特征在于，所述原子转移自由基聚合引发剂体系包括催化剂和配体体系；所述配体体系包括卤化物和含氮配体，并且卤化物与含氮配体的摩尔比为1:2。4.根据权利要求3所述的具有超级大孔的高交联度聚合物微球的制备方法，其特征在于，所述卤化物采用氯化亚铜、溴化亚铜中的一种或两种混合物；所述的含氮配体采用2,2-联二吡啶Bpy、四甲基乙二胺TMEDA、N,N...

【专利技术属性】
技术研发人员：张荣月，李恒，靳海波，何广湘，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：北京,11