[發明專利]一種磁性纖維素微球及其制備方法和用途

無效

• 申請號: 200810047673.7
• 申請日: 2008-05-12
• 公開（公告）號: CN101274985A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 張俐娜;羅曉剛;劉石林;周金平
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C08J3/00
• 分類號: C08J3/00;C08J9/00;C08L1/02;C08K3/08;C08K3/22;G01N21/00;G01N33/52
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所
• 代理人: 劉榮

技術領域

本發明涉及一種磁性纖維素微球及其制備方法和用途，屬于高分子化學領域。

背景技術

二十一世紀科學與技術已趨向于可再生的原料以及環境友好、可持續發展的過程與方法。纖維素是地球上最豐富的、可以再生的天然資源之一，具有價廉、可降解并對環境不產生污染等特點，因此世界各國都十分重視對纖維素的研究與開發。纖維素是由纖維素二糖重復單元通過β-(1→4)-D-糖苷鍵連接而成的線形高分子，每個脫水葡萄糖單元上的羥基位于C-2、C-3和C-6位置，具有典型的伯醇和仲醇的反應性質，鄰近的仲羥基表現為典型二醇結構。可以經過一系列的化學改性，制取不同用途的功能高分子材料。磁性高分子微球是指內部含有磁性金屬或金屬氧化物的超細粉末而具有磁響應性的高分子微球。它是近二十年來發展起來的一種新型功能高分子材料。磁性高分子可通過共聚、表面改性等化學反應在微球表面引入多種反應性功能基團，而具有特定反應性，可通過共價鍵來結合酶、抗體、細胞等生物活性物質。磁性高分子微球具有一定的磁響應性，因而具有良好的操作性能和生產性能。

生物高分子微球是指以生物高分子為材料制備的表面連接有特殊功能基團的磁性高分子微球。生物高分子磁性微球與化學合成高分子磁性微球相比具有無毒、生物相容性好等優點，可作應用于食品、生物工程、環境科學以及化工生產等不同領域。

發明內容

本發明的目的就是提供一種磁性纖維素微球及其制備方法和用途。本發明以纖維素為基材，以鐵鈷鎳類超順磁性的無機物粒子磁流體，以堿/尿素水溶液或堿/硫脲的水溶液為溶劑，采用直接包埋法制備磁性纖維素溶液，然后用常溫溶膠凝膠轉相(Sol-Gel)法制備較高磁響應的磁性纖維素微球。

為實現本發明目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種纖維素磁性微球，表面呈多孔蜂窩狀結構，比表面積為100～450m²/g，孔徑為200～800nm，粒徑為1～600μm。

上述磁性纖維素微球的制備工藝可分為以下兩個步驟：磁性纖維素溶液的制備和磁性纖維素微球的制備。

磁性纖維素溶液的制備：向堿/尿素水溶液或堿/硫脲的水溶液中加入含鐵鈷鎳類超順磁性的無機物粒子后冷凍至-12～-5℃，然后加入纖維素，以200～1000r/min攪拌溶解纖維素后，低速離心脫泡和除雜質得磁性纖維素溶液，根據不同應用領域，也可加入一些交聯劑。

磁性纖維素微球的制備：將磁性纖維素溶液分散于含乳化劑或復合乳化劑的有機溶劑中，200～1000r/min攪拌至液滴分散均勻后，在相同攪拌速度常溫固化1-10hr成形，加入稀酸至溶液體系至中性使纖維素再生形成微球，靜置分層上層為有機溶劑，下層為水相，纖維素顆粒沉淀在下層。傾倒出的上層有機相可直接循環使用。然后除去水相，得到磁性纖維素微球，將磁性纖維素微球用蒸餾水傾析洗滌數次后用10％乙醇水溶液浸泡洗滌3～5次后放入含20％乙醇的二次蒸餾水中在0～5℃或冷凍干燥保存。所用有機溶劑為煤油、變壓器油、泵油、200^#汽油、透平油等礦物油或液體石蠟，或者它們中的兩種或兩種以上組成的混合有機溶劑，其體積為磁性纖維素溶液體積的5-12倍。所用乳化劑或復合乳化劑為用于制備油包水乳液的乳化劑，其體積為有機溶劑體積的0.5～10％，其中乳化劑或復合乳化劑為Twin-80、Span-80、油酸或油酸鉀，或者它們中的兩種或兩種以上組成的混合乳化劑。

與已有技術相比較，本發明的創新如下：

本發明以纖維素為基材，以鐵鈷鎳類超順磁性的無機物粒子為磁流體，以堿/尿素或硫脲的水溶液為溶劑，采用直接包埋法制備磁性纖維素溶液，然后用常溫溶膠凝膠轉相(Sol-Gel)法制備了較高磁響應的磁性纖維素微球。磁性微粒表面呈多孔蜂窩狀結構，比表面積為100～450m²/g，孔徑在200～800nm，粒徑在1～600μm，且粒徑、孔徑和包埋率可控。表面功能基團為羥基，無其它殘留基團，便于表面衍生化轉化為其它功能基團。磁性纖維素溶液和磁性微球的制備都是物理過程，未發生化學反應。整個制備工藝簡潔，耗時短，對設備要求不高，便于工業化生產。所用有機溶劑可重復使用。無殘留其它基團和其它試劑，保持了纖維素微球的潔凈。產品微球有良好的流動性能和機械性能，用途廣泛，此磁性纖維素微球可用于生物蛋白質的分離純化，同時由于纖維素無毒和生物相容性好，所以在作為酶或其它生物材料的載體、血液凈化吸附劑和熒光微球探針更有優勢。而且產品廢棄后可在自然條件下降解，有利于環境保護。

附圖說明