通用型环氧活性磁珠工业化生产方法技术

通用型环氧活性磁珠工业化生产工艺在于对天然磁铁矿粉超细粉碎，水选分离，表面改性磁粉与苯乙烯－二乙烯基苯单体均匀混合，明胶为分散剂悬浮聚合，合成磁珠，洗涤干燥后加入带有ＥＨＰ引发剂的甲基丙烯酸环氧丙酯的水的乳浊液，表面涂聚，干燥筛分得成品。通过本发明专利技术得到的磁珠表面带有活性环氧基团的“手”型分子，ｐＨ＞８时，可直接与生物大分子偶联，环氧活性稳定，水系分散性好，工艺简单，产率高，粒径均匀，成本低廉。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种表面带有活性环氧基团的“手”型分子聚合物包被的微米级磁珠的工业化生产工艺。该磁珠可以直接与生物大分子形成稳定共价单键，并通过免疫反应，用于抗体、抗原、蛋白质、病毒、细菌、细胞的富集和分离，它是一种实用性很强的免疫磁珠。近二十年文献报导，通过乳化聚合法或悬浮聚合法制备磁珠已有很多种，其中主要是生成表面带有羟基、氨基、羧基的磁珠，经过“手”型偶联分子与生物大分子结合后用于医学、分子生物学、酶学、化学等领域。聚合生成带有直接能与生物大分子键合的磁珠报导很少，仅见用丙烯醛与苯乙烯共聚生成醛基磁珠，可以直接与生物大分子偶联。但是，因为丙烯醛不是“手”型分子，偶联后空间位阻较大，对生物大分子的功能有一定影响。目前市售磁珠主要是进口产品，价格昂贵，大大限制其在上述各个领域中的应用。本专利技术的目的是针对上述现有技术的现状提供一种结构简单，成本低廉，易于生产，便于使用的通用型环氧活性磁珠的工业化生产工艺。用本专利技术生产的磁珠具有下列特点(1)磁珠具有核壳结构核为脂肪酸改性天然磁铁矿粉与苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的混合物；壳为聚甲基丙烯酸环氧丙酯。磁粉被完全包被入磁珠内部。(2)表面有活性环氧基团“手”型分子，在pH＞8时可以直接与生物大分子的巯基、氨基、羟基结合生成稳定的共价单键。(3)对各种水溶液的化学稳定性和分散性较好。(4)顺磁性强，磁场反应敏感。(5)在室温条件下干燥储存数月环氧基团活性稳定。200目磁珠活性环氧值＞60μmol/g，400目磁珠活性环氧值＞80μmol/g。实现本专利技术的技术方案是天然磁铁矿粉经超细粉碎、旋流器水选分离出超细四氧化三铁粉末，用脂肪酸对其表面改性、干燥后与带有过氧化苯甲酰(BPO)的苯乙烯-二乙烯基苯单体混合，以明胶为分散剂，悬浮聚合、洗涤、磁性分离、干燥、筛分后用带有过氧化二碳酸双-2-乙基己酯(EHP)引发剂的甲基丙烯酸环氧丙酯的水乳浊液浸泡后，搅拌聚合，洗涤、分离、干燥、筛分得到产品。下面将本专利技术的技术方案分六个步骤详细说明1、超细四氧化三铁粉末的生产用胶体磨对100目市售一级天然磁铁矿粉带水研磨，用磁场分离去掉无磁感应的三氧化二铁，经过数次反复研磨至大部分磁矿粉粒径用显微镜观察小于2微米。将矿粉浆用水冲稀至固含量为5％，用高压水泵将磁矿粉稀浆以0.4-0.6Mpa压力泵入直径为10毫米的旋流器中分选，控制细粉浆出口和粗粉浆出口的压力，得到直径小于1微米的细粉浆，沉淀分离得到超细四氧化三铁湿粉。粗粉浆沉淀分离后经胶体磨再研磨后，再经旋流器水选。2、四氧化三铁表面改性为脂肪酸磁粉将第1步骤中得到的超细四氧化三铁湿粉中加入其重量的1％-4％的脂肪酸和适量的去离子水，煮沸30分钟见到表面油性的四氧化三铁粉完全沉淀，上层水为澄清，即“油水分离”后停止加热，冷却，取出磁粉，室温干燥或105℃烘干即为脂肪酸磁粉。用0.05mol/L NaOH滴定，以酚酞为指示剂，确定磁粉上残余脂肪酸的量后，将干燥的脂肪酸磁粉加适量去离子水搅拌滴加适量1mol/L NaOH至磁粉上残余脂肪酸被中和后，用去离子水洗涤、室温下干燥或105℃烘干后，通过100目筛，得到表面改性的脂肪酸磁粉。3、脂肪酸磁粉在混合单体中均匀分散在强烈机械搅拌下将混合单体溶液分次加入到第2步骤得到的脂肪酸磁粉中，使磁粉均匀分散，得到脂肪酸磁粉与混合单体溶液的悬浊液。其中①脂肪酸磁粉为混合单体溶液重量的5％-30％。②混合单体溶液的重量百分组成苯乙烯81％-88.5％二乙烯基苯11％-16％过氧化苯甲酰 0.5％-2.5％③机械搅拌速度为50-500rpm4、悬浮聚合将第3步骤得到的悬浊液加入含有0.5％-3％明胶分散剂水溶液的反应釜中强烈搅拌，速度为300-600rpm，在70-95℃下恒温悬浮聚合2小时加入1％亚甲基兰，终止磁珠表面聚合反应，再聚合2-6小时。5、磁珠分离和酸处理将带有磁珠的悬浮聚合明胶水溶液分别通过100目筛，200目筛，400目筛，得到粒径为76-154μm，至38.5-76μm，＜38.5μm的三种规格的磁珠，分别用去离子水洗涤数次，放入0.1-1mol/LHCl溶液中浸泡4-8小时，用去离子水洗涤至pH6-7，室温干燥得到苯乙烯-二乙烯基苯磁珠。6、磁珠包被带有活性环氧基团“手”型分子将第5步骤得到的干燥苯乙烯-二乙烯基苯磁珠放入反应釜中，加入带有过氧化二碳酸双-2-乙基己基酯(EHP)的甲基丙烯酸环氧丙酯的乳浊水溶液。在50-70℃，机械搅拌速度50-300rpm反应30-60分钟，得到表面包被有聚甲基丙烯酸环氧丙酯的环氧活性磁珠。放出反应溶液，通过100目，200目，400目筛得到粒径为76-154μm，38.5-76μm，＜38.5μm的三种规格的环氧活性磁珠，分别用去离子水洗涤数次至洗涤液中检测不出甲基丙烯酸环氧丙酯，将磁珠在室温下干燥得成品。其中①苯乙烯-二乙烯基苯磁珠在反应釜中为乳浊水溶液重量的10％-40％②乳浊水溶液的重量百分组成甲基丙烯酸环氧丙酯2％-8％过氧化二碳酸双-2-乙基己基酯0.01％-0.16％去离子水92％-98％本专利技术采用天然磁铁矿超细粉碎后，用脂肪酸进行表面改性与苯乙烯-二乙烯基苯单体混匀后在明胶体系中悬浮聚合，得到苯乙烯-二乙烯基苯磁珠。用带有过氧化二碳酸双-2-乙基己基酯引发剂的甲基丙烯酸环氧丙酯进行涂聚，二步法合成表面带有活性环氧基团“手”型分子的通用型环氧活性磁珠，目前市售或文献报导的磁珠表面带有官能团氨基，羟基，羧基，醛基，需要先用“手”型偶联剂偶联再与生物大分子偶联，操作复杂，偶联效率较低。一般在用“手”型偶联剂偶联后需在水溶液中保存。此类磁珠难于大规模工业生产，也末见工业生产工艺的报导。本专利技术生产工艺简单，对生产设备要求低，可以在一般生产离子交换树酯厂的生产流水线上很容易实现生产，产品成本低廉，产率高，具有高度化学稳定性和优良水系分散性，与生物大分子偶联性能优良。本专利技术的工艺流程如附图说明图1，图2，图3所示，图1为天然磁铁矿粉的超细粉碎和旋流器水选分离的工艺流程图。200目一级天然磁铁矿粉和少量水进入胶体磨1，超细粉碎后进入磁场分离器2，经三通阀返回胶体磨，研磨数次，至大部磁铁矿粉粒径＜2μm后经三通阀进入悬浮罐3，在搅拌下从进水口8加入大量水，至磁铁矿粉比水为5∶100，充分搅匀，进入旋流器4，水选后分为粗粉和细粉，粗粉进入沉淀池5，沉淀粗粉返回胶体磨1，重新研磨。细粉进入沉淀池6，沉淀细粉进入托盘7后，室温干燥或烘箱105℃干燥。沉淀池5、6的废水从上面出口溢出，沉淀细Fe2O3粉后由进水口8进入悬浮罐3重复使用。图2为Fe3O4磁粉表面改性。细Fe3O4磁粉经进口1，水和脂肪酸经进口2′进入反应釜1，搅拌下，加热至95℃-100℃，30分钟，见到油水分离后由下口放出进入托盘2，水洗两次后得到脂肪酸磁粉，室温或烘箱105℃干燥后经100目筛进入收集器4备用。图3为悬浮聚合与筛分。2％明胶水溶液经进口1′进入反应釜1，加热至70℃，脂肪酸磁粉与带有过氧化苯甲酰引发剂的苯乙烯-二乙烯基苯混合单体，机械搅拌均匀后经进口1′进入反应釜1，强烈搅拌下，由水套2加热升温至95℃反应2小时后加入1％亚甲基兰终止磁珠表面聚合反应，继续本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通用型环氧活性磁珠工业化生产工艺，其特征在于天然磁铁矿粉经胶体磨超细粉碎，旋流器水选分离后用脂肪酸进行表面改性，在苯乙烯－二乙烯基苯混合单体中均匀化，在反应釜中以明胶为分散剂进行悬浮聚合，磁性分离，筛分，干燥得到苯乙烯－二乙烯基苯磁珠，然后用带有过氧化二碳酸双－２－乙基己基酯引发剂的甲基丙烯酸环氧丙酯单体在反应釜中以水为介质进行表面涂聚，分离、干燥得到表面带有“手”型分子的通用型环氧活性磁珠成品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王雯，戚其平，
申请(专利权)人：北京艾奥生物科技研究所有限公司，叶振平，王雯，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]