[發(fā)明專利]功能化有機(jī)/無機(jī)雜化不對稱結(jié)構(gòu)粒子及其合成方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910199378.8
• 申請日: 2009-11-26
• 公開（公告）號: CN101735633A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁俊杰;周田
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號: C08L101/00
• 分類號: C08L101/00;C08K3/36;C01B33/12;C08L25/06;C08L33/12;C08L25/08;C08L25/10
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合材料和功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一類具有不對稱形態(tài)的功能化有機(jī)/無機(jī)雜化粒子及其制備方法。

背景技術(shù)

納米技術(shù)一直是現(xiàn)代材料科學(xué)的一個重要研究方向，尤其是具有規(guī)整可控形態(tài)的功能化有機(jī)/無機(jī)雜化納米粒子引起了人們的極大興趣。由于組成該種材料的雙組份分別是有機(jī)物和無機(jī)物，因此在結(jié)構(gòu)上存在著微觀的相分離，導(dǎo)致其在材料性質(zhì)上存在著與均一組分材料完全不同的一些特性，這些特性讓不對稱雜化納米粒子在許多方面都有著非常廣泛的應(yīng)用前景，例如生物醫(yī)藥、可再生能源、信息工程、功能涂層、表面活性劑以及光電器件等。

其中關(guān)于制備功能化聚合物/二氧化硅雜化不對稱結(jié)構(gòu)粒子的方法已有過一些報道，其中包括粒子表面的局部功能化、無機(jī)粒子表面引發(fā)聚合、物理/化學(xué)氣相沉積、自組裝以及非浸潤模板內(nèi)部的粒子復(fù)刻法微流體技術(shù)、相分離原理。但這些制備方法均需要繁瑣的反應(yīng)過程或復(fù)雜的實驗裝置，這對大規(guī)模制備雜化不對稱結(jié)構(gòu)粒子有著非常大的限制。

功能化聚合物/二氧化硅雜化不對稱結(jié)構(gòu)粒子的主要用途有：

1.有機(jī)/無機(jī)組分在相同溶劑中存在迥異的溶解性，能夠在特定條件下自組裝形成超分子結(jié)構(gòu)，這種超分子結(jié)構(gòu)具有規(guī)整的分子構(gòu)型以及形貌，例如具有可控的孔隙和內(nèi)部空腔，可以在分子載體、吸附材料以及分離材料等方面有廣闊的應(yīng)用前景。

2.由于有機(jī)無機(jī)雙組份的各向異性，該種材料能夠在非線性響應(yīng)器件中得到應(yīng)用。

3.具有有機(jī)/無機(jī)雙組份的雜化不對稱結(jié)構(gòu)粒子能夠作為界面反應(yīng)的表面活性劑以增強(qiáng)表面活性，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行和產(chǎn)物的穩(wěn)定。

4.不對稱結(jié)構(gòu)雜化結(jié)構(gòu)粒子中的有機(jī)組成與聚合物有著較好的相容性，將這種雜化粒子作為增強(qiáng)材料摻雜入有機(jī)基體材料中能夠起到比單純摻雜無機(jī)納米粒子更好的增強(qiáng)效果。

5.將有機(jī)組分進(jìn)行改性使其對特定細(xì)胞結(jié)構(gòu)或官能基團(tuán)具有智能識別能力，并將熒光物質(zhì)接枝在功能化二氧化硅粒子表面，可以在生物熒光器件中得到應(yīng)用，例如用于診斷特定病變細(xì)胞的位置以及數(shù)量等。或采用“點擊化學(xué)”方法在無機(jī)物端的特定位置接枝生物分子，并改善有機(jī)端的生物相容性，得到具有生物活性的雜化粒子，例如Zhang等在雜化粒子的二氧化硅端通過“疊氮-炔”點擊化學(xué)反應(yīng)的方法接枝生物分子，并在另一端接枝具有生物相容性的聚氧化乙烯(請參見Chemistry?of?Materials，2009，21，4012-4018)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種具有有機(jī)/無機(jī)雙組份、制備簡便、表面具有官能團(tuán)的不對稱結(jié)構(gòu)粒子及其制備方法。

本發(fā)明提出的功能化有機(jī)/無機(jī)雜化不對稱粒子，采用聚合物微球作為模板，以堿為催化劑，使硅烷偶聯(lián)劑在聚合物微球表面的某特定區(qū)域發(fā)生水解縮合，形成帶有官能團(tuán)的二氧化硅粒子，最終形成功能性聚苯乙烯/二氧化硅雜化不對稱結(jié)構(gòu)粒子；其原料組分按重量計的配比如下：

聚合物微球???????????????100份(重量)

堿???????????????????????1-10份(重量)

硅烷偶聯(lián)劑???????????????1-100份(重量)

醇???????????????????????50-2000份(重量)

去離子水?????????????????50-2000份(重量)

其中，聚合物微球的粒徑為?30nm-10μm。

所述的堿是指其溶液的pH值大于9的堿性物質(zhì)，如NaOH，NH₃·H₂O等，但不僅限于此。

所述的聚合物微球的材料為聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸-苯乙烯共聚物或苯乙烯-丁二烯共聚物等，但不限于此。

所述的硅烷偶聯(lián)劑，如乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三乙氧基硅烷，3-巰丙基三乙氧基硅烷，3-巰丙基三甲氧基硅烷、3-巰丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巰丙基乙基二乙氧基硅烷，γ-氯丙基三乙氧基硅烷，γ-氯丙基三甲氧基硅烷，γ-氯丙基甲基二甲氧基硅烷，γ-氯丙基甲基二乙氧基硅烷，N-丙基三乙氧基硅烷，γ-氨丙基三乙氧基硅烷，γ-氨丙基三甲氧基硅烷，N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，γ-脲丙基三乙氧基硅烷，雙-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物，雙-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物或γ-硫氰基丙基三乙氧基硅烷等，但不僅限于此。

所述的醇，如甲醇、乙醇、丙醇或乙二醇等，但不僅限于此。

本發(fā)明的制備方法如下：