[發明專利]以納米球形聚電解質刷為微反應器制備磁性粒子的方法

無效

• 申請號: 200910053204.0
• 申請日: 2009-06-17
• 公開（公告）號: CN101630555A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: 郭旭虹;朱雁;李莉;陳凱敏;房鼎業
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: H01F1/00
• 分類號: H01F1/00;C08F285/00;C08F257/02;C08F265/04;C08F2/48
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 胡紅芳

技術領域

本發明涉及磁性粒子的制備方法，具體地說是先利用細乳液聚合和 光乳液聚合的方法來制備球形聚電解質刷，再以球形聚電解質刷為微反 應器利用反向共沉淀法制備磁性粒子，并將其應用于高效催化劑、水凈 化及生物醫學等領域。

背景技術

當帶有電荷的線性聚合物鏈以一端固定的形式密集地分布在球形 基體表面時，由于體積排斥和靜電排斥作用，聚合物鏈的自由端就會向 外伸展，形成稱為球形聚電解質刷的結構。球形聚電解質刷由于其特殊 的結構大大強化了聚電解質富集反離子的Donnan效應，能夠吸附和濃 縮反離子，并且這種現象在低的離子濃度下尤為顯著。為此，我們想到 可以利用球形聚電解質刷這一特殊結構作為微反應器來原位制備納米 磁性粒子。

1999年本申請的第一發明人首次實現了光乳液聚合制備納米球形 聚電解質刷(以下簡稱納米球刷)，即將光引發劑接在核表面并在紫外 光照射下引發單體原位聚合形成球形聚電解質刷，并采用這種方法合成 出尺寸在100～200納米的球形聚丙烯酸刷和聚乙烯基苯磺酸鈉刷。不 久前，申請人通過在核中包覆預先制備的納米磁性粒子的方法制備了磁 性納米球形聚電解質刷(中國專利申請號：200810201547.2)。

磁性納米粒子具有不同于本體材料的特殊理化性質，在光電子學、 生物、醫學、信息存儲等方面具有廣泛的潛在價值，目前其應用最大的 難題是磁性納米粒子容易發生團聚現象，從而影響其性能。一般采取的 方法是加入分散劑、穩定劑或將磁性粒子進行物理、化學改性以避免納 米粒子間的團聚。但表面改性使納米粒子本體的性質特別是表面特性發 生了變化，可能使其應用受到限制。這樣就需要找到一種有效的方法得 到粒徑分布均勻且分散性良好的磁性納米粒子。

發明內容

本發明的目的在于采用一種獨特的方法解決上述提到的問題，即以 納米球形聚電解質刷為微反應器制備磁性納米粒子。反離子可以均勻吸 附于球形聚電解質刷表面，通過原位合成法制備的磁性納米粒子具有良 好的分散性和穩定性，并保留了粒子本身的特性。本申請開發了一種利 用細乳液聚合、光乳液聚合和反向共沉淀法制備磁性納米粒子的方法。

該磁性納米粒子的制備共分為五個步驟，具體如下：

(1)細乳液聚合制備球形聚電解質刷內核

將助穩定劑(正十六烷HD或十六醇CA等)、引發劑(偶氮二異丁腈 AIBN或過硫酸鉀KPS等)與聚合物單體(甲基丙烯酸甲酯MMA或苯乙烯 St等)混合后加入到溶有表面活性劑(十二烷基磺酸鈉SDS或十二烷基 苯磺酸鈉SDBS等)的去離子水中，冰浴下超聲預乳化30分鐘～2小時， 繼續細乳化1～2小時后在氮氣氣氛下升溫至50～80℃，攪拌速率控制 在200～500轉/分鐘，聚合反應1～4小時，即得到球形聚電解質刷內核； 原料質量比為聚合物單體∶助穩定劑∶引發劑∶表面活性劑＝1∶0.01～ 0.1∶0.01～0.1∶0.01～0.02；

(2)Schotten-Baumann反應制備光引發劑HMEM

將HMP溶解于丙酮并倒入反應燒瓶，在該燒瓶中加入新純化的吡啶， 然后將甲基丙烯酰氯(MC)滴加到反應燒瓶中，常溫下攪拌反應10～20 小時后結束。反應液過濾，清液層析分離得到光引發劑(HMEM)；

所述光引發劑的結構式如下：

制備光引發劑的化學反應式如下：

原料的質量比為HMP∶吡啶∶MC＝1∶0.1～0.5∶0.1～0.5。

(3)制備表面包覆有光引發劑的球形聚電解質刷內核乳液

在步驟(1)細乳液聚合反應末期，緩慢地將一種光引發劑HMEM滴 加到反應體系中，加入量相當于單體質量的1～10％，滴加速度控制在 10～20滴/分鐘；滴加完成后反應1～3小時；即得到光引發劑包覆的球 形聚電解質刷內核乳液；

(4)光乳液聚合制備球形聚電解質刷

將步驟(2)得到的光引發劑包覆的球形聚電解質刷內核乳液與電 解質單體(丙烯酸AA或乙烯基苯磺酸鈉NaSS)混合于光反應器中，所 述電解質單體加入量為聚電解質刷內核乳液固含量的25～100％；抽充氮 氣3～5次，在紫外光照下反應2～5小時，即可得到球形聚電解質刷。 所述球形聚電解質刷的平均粒徑為100～350nm；

(5)反向共沉淀法制備磁性粒子