一种可大规模量产的聚合物纳米微球的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种可大规模量产的聚合物纳米微球的制备方法，通过将热塑性聚合物纳米纤维置于高沸点的不良溶剂中得到悬浮液，并采用退火处理，使其向纳米微球形体转变，实现可控、可持续的制备聚合物纳米微球。本发明专利技术通过对热塑性聚合物纳米纤维提供能量，使其断裂形成纳米微球，制备的聚合物纳米微球产量高，尺寸均匀，实用性高；该方法简单快捷易实现，工艺周期短，生产效率高，可降低制备成本，便于批量化生产。另外，本发明专利技术在工艺过程中没有化学反应，不良溶剂为聚合物纳米纤维向微球形态转变提供液体环境，且使其受热更加均匀；制备过程中无污染废弃物生成，溶剂可重复利用，降低了成本，实现了聚合物纳米微球的绿色大规模量产。产。产。

【技术实现步骤摘要】
一种可大规模量产的聚合物纳米微球的制备方法


[0001]本专利技术涉及纳米微球制备
，尤其涉及一种可大规模量产的聚合物纳米微球的制备方法。

技术介绍

[0002]聚合物纳米材料和纳米复合材料因其结构的独特性，具有多功能性、纳米效应，多级纳米结构与性能之间的特殊关系，使其在电工、化工、石油工业、阻燃、阻隔及催化剂领域都有广泛的应用。聚合物纳米复合材料包括天然聚合物、合成聚合物碳基材料、半导体材料和复合材料等，其都具有广泛的研究和商业应用前景。聚合物纳米纤维及其材料具有比表面积高、孔隙率高、直径小等诸多特点，使其得到越来越广泛的关注与应用。
[0003]按维度来分，纳米材料可分为纳米颗粒材料、纳米纤维材料、纳米层状或纳米膜材料。纳米颗粒材料也称纳米微球材料，其作为纳米材料的一个典型结构，它的有序排列体具有结构构筑可控的优点，在光学以及表面学中有诸多应用。聚合物纳米微球是由一个或多个不同单体组成的长有机分子形成的，其截面直径从几十纳米到几百纳米的纳米材料，具有极高的比表面积，在催化、吸附、分离、生物医学工程和能量存储和转换等领域受到了广泛的关注。
[0004]目前，常见的纳米微球的制备技术包括离子交联法、喷雾干燥法、乳化
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溶剂挥发法、微流控法。其中，离子交联法主要用于载药微球的制备，其主要原理是作为药物载体的材料通过离子交联法从乳液中析出，同时通过氢键相互作用和疏水相互作用将药物包埋在载体中，从而制备成载药微球；该方法适用于以壳聚糖、海藻酸钠等为材料的纳米微球。乳化
‑r/>溶剂挥发法是将材料先溶解于有机溶剂中，然后滴加到含有表面活性剂的水相中，在均质机的高速剪切下形成油相或水相型乳液，再通过常压或减压方式除去乳液分散相中的挥发性有机溶剂，使纳米颗粒硬化，最后通过冷冻干燥从水性混悬液中收集纳米颗粒。微流控法是一种在微米尺度的通道中操控两种或几种互不相溶的微小体积液体，可生产具有高度单分散尺寸的单乳液滴和多重乳液液滴的技术。这些制备方法需要添加较多的化学试剂，如活性剂、分散剂等，造成制备成本的提高；且制备所需时间冗长，一般皆需超过30个小时，工艺过程复杂。所以，如何实现快速、批量、可持续的制备聚合物纳米微球仍然是一种挑战。
[0005]有鉴于此，有必要设计一种改进的可大规模量产的聚合物纳米微球的制备方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种可大规模量产的聚合物纳米微球的制备方法，通过将热塑性聚合物纳米纤维置于高沸点的不良溶剂中制得悬浮液，并采用退火处理，使其向纳米微球形体转变，实现可持续的制备聚合物纳米微球。该方法简单快捷易实现，生产效率高，降低制备成本，可批量化生产；且加工过程无化学反应，无污染废弃物生成，实现聚合物纳米微球的绿色大规模量产。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种可大规模量产的聚合物纳米微球的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1、将热塑性聚合物纳米纤维置于溶剂中，得到聚合物纳米纤维悬浮液；
[0009]S2、将步骤S1得到的所述聚合物纳米纤维悬浮液边搅拌边进行退火处理，全程使用保护性气体保护，得到聚合物纳米微球悬浮液；所述退火处理的温度高于所述聚合物纳米纤维的玻璃化转变温度，低于所述聚合物纳米纤维的熔融温度；
[0010]S3、将步骤S2得到的所述聚合物纳米微球悬浮液离心后获得沉淀，将所述沉淀进行多次冲洗和离心处理，并将其置于冷冻干燥机中干燥或自然风干，获得聚合物纳米微球。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，所述热塑性聚合物纳米纤维的直径为50～500nm。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，所述溶剂为所述聚合物纳米纤维的不良溶剂。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述不良溶剂的沸点高于所述退火处理的温度。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2中，所述搅拌的速度为30～150r/min，以保证制得形状规则的所述聚合物纳米微球。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述热塑性聚合纳米纤维由热塑性聚合物和醋酸纤维素酯经熔融共混、牵伸聚集，超声波萃取除去醋酸纤维素酯后制得。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述热塑性聚合物与所述醋酸纤维素酯的质量比为1:(1.5～9)。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2中，所述保护性气体为氮气或氩气的一种，用于控制反应环境压强稳定。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S3中，所述离心的速度为9000～15000r/min，所述冲洗采用去离子水进行冲洗，用于除去残留溶剂。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述醋酸纤维素酯为醋酸丁酸纤维素酯或醋酸丙酸纤维素酯中的一种。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]1、本专利技术提供的一种可大规模量产的聚合物纳米微球的制备方法，以成熟的熔融相分离规模制备纳米纤维技术为基础，将热塑性嵌段共聚物与醋酸纤维素酯共混形成热力学不相容体系，在熔融纺丝过程中使热塑性嵌段共聚物在温度、相界、剪切力及拉伸力等多场的耦合作用下进行相分离自组装，在成纤的同时实现了纳米纤维本身次生物理结构的构筑，为具有多级结构的纳米纤维提供了一种快速高效的制备途径。随后，将制得的热塑性聚合物纳米纤维置于高沸点的不良溶剂中制得悬浮液，采用退火处理，控制温度和时间，使其向纳米微球形体转变，实现可持续的制备聚合物纳米微球。热塑性聚合物纳米纤维的柱状界面在接触到了波长大于柱径的能量扰动时，纳米纤维柱面就会断裂形成纳米微球；所以聚合物纳米纤维通过退火处理，其表面受到热能量扰动使得纤维趋于微球形态转变。该方法简单快捷易实现，工艺周期短，生产效率高，可降低制备成本，便于批量化生产。
[0022]2、本专利技术在制备热塑性聚合物纳米纤维和聚合纳米微球的过程中没有化学反应，使用不良溶剂的目的是为聚合物纳米纤维向纳米微球的转变提供液体环境，且液体环境使得聚合物纳米纤维受热更加均匀；制备过程中无污染废弃物生成，溶剂在离心后可重复利
用，降低成本，实现了聚合物纳米微球的绿色大规模量产。
[0023]3、本专利技术提供的一种可大规模量产的聚合物纳米微球的制备方法，通过对热塑性聚合物纳米纤维提供能量，使其断裂形成纳米微球；采用该方法制备的聚合物纳米微球产量高，其产率最高达到97％，且纳米微球的尺寸均匀，实用性高。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例1制得的热塑性聚合物纳米纤维微观结构图。
[0025]图2为本专利技术实施例1制得的热塑性聚合物纳米纤维的尺寸分布统计图。
[0026]图3为本专利技术实施例1制得的聚合物纳米微球微观结构图。
[0027]图4为本专利技术实施例1制得的聚合物纳米微球的尺寸分布统计图。
[0028]图5为本专利技术实施例1制得的热塑性聚合物纳米纤维向纳米微球结构转变过程中的中间状态电镜图。
[0029]图6为热塑性聚合物纳米纤维向纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可大规模量产的聚合物纳米微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将热塑性聚合物纳米纤维置于溶剂中，得到聚合物纳米纤维悬浮液；S2、将步骤S1得到的所述聚合物纳米纤维悬浮液边搅拌边进行退火处理，全程使用保护性气体保护，得到聚合物纳米微球悬浮液；所述退火处理的温度高于所述聚合物纳米纤维的玻璃化转变温度，低于所述聚合物纳米纤维的熔融温度；S3、将步骤S2得到的所述聚合物纳米微球悬浮液离心后获得沉淀，将所述沉淀进行多次冲洗和离心处理，并将其置于冷冻干燥机中干燥或自然风干，获得聚合物纳米微球。2.根据权利要求1所述的一种可大规模量产的聚合物纳米微球的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述热塑性聚合物纳米纤维的直径为50～500nm。3.根据权利要求1所述的一种可大规模量产的聚合物纳米微球的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述溶剂为所述聚合物纳米纤维的不良溶剂。4.根据权利要求3所述的一种可大规模量产的聚合物纳米微球的制备方法，其特征在于，所述不良溶剂的沸点高于所述退火处理的温度。5.根据权利要求1所述的一种可大规模量产的聚合物纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：王栋，尤海宁，梅涛，赵青华，宋银红，吴建美，陈卓，蒋海青，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：