一种磁性聚苯乙烯微球及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种磁性聚苯乙烯微球及其制备方法和应用，所述磁性聚苯乙烯微球的制备原料包括油酸改性四氧化三铁磁性纳米粒子、复配乳化剂、引发剂、交联剂、苯乙烯单体、丙烯酸单体和甲基丙烯酸甲酯单体的组合；本发明专利技术所提供的磁性聚苯乙烯微球通过选用上述原料互相搭配，并选择微流控的制备工艺，使制备得到的磁性聚苯乙烯微球具有粒径尺寸可调和单分散性优越的优势，可作为制备光子晶体材料的构筑单元，并具有外界相应光子晶体的特性以及磁驱动性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种磁性聚苯乙烯微球及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于高分子微球
，具体涉及一种磁性聚苯乙烯微球及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]众所周知，材料是当代科学与技术的三大支柱之一。其中，高分子微球材料是材料领域中充满活力的新秀，以其原料来源丰富、种类繁多，功能广泛等优点，不仅成为发展高科技新型材料及满足各种特殊用途的专用功能材料，而且被广泛应用于高科技先进技术、国防建设和国民经济的各个领域，成为人们社会生活中不可缺少的材料。
[0003]高分子微球的直径从纳米级至微米级，具有球形或其它几何形状，主要包括实心、空心、多孔等形态，可以根据实际需求选择不同类型的高分子微球。高分子微球不但可以作为微存储器、微反应器，而且也可以作为微分离器及微结构单元，来赋予微球材料不同的物理、化学特性，扩展高分子微球的应用领域。根据高分子微球的功能可以分为微胶囊、复合微球、磁性微球及导电性微球等；其中，磁性高分子微球不但具有高分子微球的众多特性，同时还具有磁响应性，在外加磁场的作用下可以实现快速分离及定位；通过聚合反应在聚合物微球表面引入不同作用的官能团，赋予微球不同的功能，磁性高分子微球可以与药物、酶、抗原、抗体、各种靶细胞、DNA或RNA、金属粒子及有机物等结合。它们借助于范德华力、氢键、配位键、分子间静电作用等作用力，牢牢地束缚在磁性金属氧化物晶体表面，形成坚实的球状结构。因此，磁性高分子微球在靶向药物、酶固定、细胞快速分离、生物医学等方面有着广阔的应用前景。
[0004]Fe3O4磁性纳米粒子或磁流体因制备工艺简单，性质稳定，磁响应性强，颗粒纯度较高，而且铁磁流体或纳米粒子注入体内后，不会引起人体中毒，而成为磁性高分子微球磁核的首选材料。CN103223322A公开了一种纳米银和巯基共修饰磁性微球的制备方法，包括以下步骤：(1)Fe3O4磁性微球的制备；(2)SiO2包裹Fe3O4磁性微球的制备；(3)巯基修饰SiO2包裹Fe3O4磁性微球的制备；(4)纳米银和巯基共修饰SiO2包裹Fe3O4磁性微球的制备。该专利技术通过采用硅烷偶联剂对纳米Fe3O4进行包裹，利用二氧化硅的安全及稳定性来提高其稳定性和耐酸碱性；在其表面通过化学反应引进功能巯基基团，获得了一种新型改性磁性纳米颗粒。但是，这种制备方法工艺较为复杂，且进一步制备得到的微球的尺寸不可调节且分散性较差，不利于工业化快速发展。
[0005]因此，开发一种尺寸可调且单分散性能优越的磁性聚苯乙烯微球，是本领域急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种磁性聚苯乙烯微球及其制备方法和应用，通过制备原料的特定选择和微流控的制备工艺，使得最终得到的磁性聚苯乙烯微球具有粒径尺寸可调和单分散性能优越的特点，可作为制备光子晶体材料的构筑单元，
并具有外界相应光子晶体的特性以及磁驱动性能。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种磁性聚苯乙烯微球，所述磁性聚苯乙烯微球的制备原料包括油酸改性四氧化三铁磁性纳米粒子、复配乳化剂、引发剂、交联剂、苯乙烯单体、丙烯酸单体和甲基丙烯酸甲酯单体的组合。
[0009]本专利技术提供的磁性聚苯乙烯微球的制备原料包括油酸改性四氧化三铁磁性纳米粒子、复配乳化剂、引发剂、交联剂、苯乙烯单体、丙烯酸单体和甲基丙烯酸甲酯单体的组合，通过选择上述制备原料的组合，可以使得制备得到的磁性聚苯乙烯微球具有有粒径尺寸可调，单分散性优越的特点。
[0010]优选地，所述油酸改性四氧化三铁磁性纳米粒子的粒径为5～20nm，例如7nm、9nm、11nm、13nm、15nm、17nm或19nm等。
[0011]优选地，所述复配乳化剂包括十二烷基苯磺酸钠和乳化剂CO897的组合。
[0012]优选地，所述十二烷基苯磺酸钠和乳化剂CO897的质量比为(0.25～0.5):1，例如0.27:1、0.29:1、0.31:1、0.33:1、0.35:1、0.37:1、0.39:1、0.41:1、0.43:1、0.45:1或0.47:1等。
[0013]作为本专利技术的优选技术方案，选择十二烷基苯磺酸钠和乳化剂CO897两种乳化剂按照质量比为(0.25～0.5):1进行复配的优势在于这种复配型乳化剂建立了静电力和扩散力之间的平衡。由于乳胶粒表面带有电荷，故彼此之间存在静电排斥力，而且距离越近，排斥力越大，使乳胶粒难以接近而不发生聚集，从而保障乳液具有较高的稳定性。如果只选择十二烷基苯磺酸钠作为乳化剂，这种阴离子型乳化剂则会导致静电力和扩散力直接无法达到平衡而使乳液稳定性降低；同样地，如果仅选用乳化性剂CO897作为乳化剂，也会引起乳液不稳定。
[0014]优选地，所述引发剂包括过硫酸钾。
[0015]优选地，所述交联剂包括N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺。
[0016]优选地，所述磁性聚苯乙烯微球的制备原料中还包括缓冲液和/或溶剂。
[0017]优选地，所述缓冲液包括碳酸氢钠缓冲液。
[0018]优选地，所述溶剂包括去离子水。
[0019]优选地，所述磁性聚苯乙烯微球的粒径为160～320nm，例如180nm、200nm、220nm、240nm、260nm、280nm或300nm等。
[0020]第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述磁性聚苯乙烯微球的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0021](1)将油酸改性四氧化三铁磁性纳米粒子、复配乳化剂、引发剂和任选地缓冲液在溶剂中混合，得到预乳化溶液A；将引发剂、交联剂、苯乙烯单体、丙烯酸单体和甲基丙烯酸甲酯单体在溶剂中混合，得到预乳化溶液B；
[0022](2)将步骤(1)得到的预乳化溶液A和预乳化溶液B置于微流泵上逐步进行反应，得到所述磁性聚苯乙烯微球。
[0023]本专利技术提供的制备方法首先分别制备预乳化溶液A和预乳化溶液B，然后将得到的上述预乳化溶液A和预乳化溶液B在微流泵上逐步接触进行反应，可以有效控制所述预乳化溶液A的流速和所述预乳化溶液B的流速，使得二者在合适的范围内接触，并发生反应，最终
制备得到了尺寸可调的磁性聚苯乙烯微球，选择微流控的乳液聚合方法具有聚合速度快、分散性好、易于混合传热、无需氮气保护，聚合过程中以水作为溶剂，无污染，后处理简单方便等优点。
[0024]优选地，步骤(1)所述预乳化溶液A中油酸改性四氧化三铁磁性纳米粒子的质量百分含量为0.5～1％，例如0.55％、0.6％、0.65％、0.7％、0.75％、0.8％、0.85％、0.9％或0.95％等。
[0025]优选地，步骤(1)所述预乳化溶液A中复配乳化剂的质量百分含量为0.1～0.3％，例如0.12％、0.14％、0.16％、0.18％、0.2％、0.22％、0.24％、0.26％或0.28％等。
[0026]优选地，步骤(1)所述预乳化溶液A中引发剂的质量百分含量为0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性聚苯乙烯微球，其特征在于，所述磁性聚苯乙烯微球的制备原料包括油酸改性四氧化三铁磁性纳米粒子、复配乳化剂、引发剂、交联剂、苯乙烯单体、丙烯酸单体和甲基丙烯酸甲酯单体的组合。2.根据权利要求1所述的磁性聚苯乙烯微球，其特征在于，所述油酸改性四氧化三铁磁性纳米粒子的粒径为5～20nm；优选地，所述复配乳化剂包括十二烷基苯磺酸钠和乳化剂CO897的组合；优选地，所述十二烷基苯磺酸钠和乳化剂CO897的质量比为(0.25～0.5):1；优选地，所述引发剂包括过硫酸钾；优选地，所述交联剂包括N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺；优选地，所述磁性聚苯乙烯微球的制备原料还包括缓冲液和/或溶剂；优选地，所述缓冲液包括碳酸氢钠缓冲液；优选地，所述溶剂包括去离子水；优选地，所述磁性聚苯乙烯微球的粒径为160～320nm。3.一种如权利要求1或2所述磁性聚苯乙烯微球的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将油酸改性四氧化三铁磁性纳米粒子、复配乳化剂、引发剂和任选地缓冲液在溶剂中混合，得到预乳化溶液A；将引发剂、交联剂、苯乙烯单体、丙烯酸单体和甲基丙烯酸甲酯单体在溶剂中混合，得到预乳化溶液B；(2)将步骤(1)得到的预乳化溶液A和预乳化溶液B置于微流泵上逐步进行反应，得到所述磁性聚苯乙烯微球。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述预乳化溶液A中油酸改性四氧化三铁磁性纳米粒子的质量百分含量为0.5～1％；优选地，步骤(1)所述预乳化溶液A中复配乳化剂的质量百分含量为0.1～0.3％；优选地，步骤(1)所述预乳化溶液A中引发剂的质量百分含量为0.05～0.15％；优选地，步骤(1)所述预乳化溶液A中缓冲液的质量百分含量为0.3～0.5％。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述将油酸改性四氧化三铁磁性纳米粒子、复配乳化剂、引发剂和任选地缓冲液在溶剂中混合在超声的条件下进行；优选地，所述超声的时间为30～60min；优选地，步骤(1)所述预乳化溶液A置于注射器A中待用；优选地，所述注射器A的体积为100～150mL。6.根据权利要求3～5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述预乳化溶液B中引发剂的质量百分含量为0.5～1％；优选地，步骤(1)所述预乳化溶液B中交联剂的质量百分含量为0.1～0.2％；优选地，步骤(1)所述预乳化溶液B中苯乙烯单体的质量百分含量为70～90％；优选地，步骤(1)所述预乳化溶液B中丙烯酸单体的质量百分含量为5～15％；优选地，步骤(1)所述预乳化溶液B中甲基丙烯酸甲酯单体的质量百分含量为5～15％。7.根据权利要求4～6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述将引发剂、交联剂、苯乙烯单体、丙烯酸单体和甲基丙烯酸甲酯单体在溶剂中混合在搅拌的条件下进行；优选地，所述搅拌的时间为6～8h；
优选地，步骤(1)所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺超峰，
申请(专利权)人：郑州费曼生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：