[發明專利]一種非球形聚合物微顆粒的合成方法

有效

• 申請號: 201110003538.4
• 申請日: 2011-01-10
• 公開（公告）號: CN102585252A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 秦建華;張清泉
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C08J3/12
• 分類號: C08J3/12;C08F2/22;C08F2/48;C08F2/44
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術領域

本發明涉及非球形聚合物微顆粒合成技術，特別提供了一種基于雙乳液為模板的非球形聚合物合成方法。

背景技術

相對球形粒子而言，各向異性的聚合物膠體粒子具有大的表面體積比、高效光擴散、強散射以及流變學等特性，其潛在的應用領域包括特殊晶體結構材料合成、分子相互作用或原子晶體的模式系統、平板顯示、高密度填充等。

目前，已經存在的制備非球形膠體粒子的方法主要有：基于分子成核和生長的“bottom?up”法、光刻法、球形粒子拉伸法、模板輔助法。總的來說，這些方法能夠合成具有特殊形貌的顆粒，但是合成過程是分階段進行，不連續，導致合成過程費時費力。另外，“bottom?up”法需要精確控制成核和生長階段，不能靈活控制顆粒的形貌；光刻法需要對材料進行旋轉涂布，低粘度材料或者懸浮液不能進行旋轉涂布，因此光刻法的應用被限制在光刻膠范圍；模板輔助法需要使用高質量的模板，而對于特定形貌的顆粒模板往往是不容易得到的。

近來，液滴微流控芯片發展成為合成非球形膠體粒子的新的技術平臺。液滴微流控芯片的基本點是利用互不混溶的兩相流，在流體剪切力和界面張力的作用下，其中的一相分散在另一相中，形成一系列單分散的液滴，每個液滴包含特定的化學反應或生物反應，形成平行的微反應器。與傳統方法相比較，液滴微流控芯片在連續、穩定的制備高單分散性的膠體粒子的同時，可以對粒子的形貌和結構進行控制。目前，液滴微流控芯片用于膠體粒子合成的方法主要有三類：1、采用微通道的限制作用，單體液滴被通道限制成不同的形狀，液滴在線固化形成粒子，從而使得形貌被保留下來；2、采用溶劑揮發法制備膠體粒子，以聚合物溶液的為分散相，連續相一般采用水相，聚合物的溶劑擴散進連續相，總而導致聚合物析出，形成膠體粒子。通過控制流動條件，可以形成不同形貌的膠體粒子；3、采用雙乳液形成核殼結構或者半球結構的膠體粒子。以上方法的最大問題就是膠體粒子的形貌局限于球形或者球形的變種（圓餅、半球、核殼等），其他的特殊形貌難以實現（三角、多足等）。

建立一種基于液滴微流控芯片的不同形貌膠體粒子的合成方法成為迫切需要。

發明內容???????????????????????????????????????

本發明的目的在于提供一種非球形聚合物微顆粒的合成方法，以豐富液滴微流控芯片對膠體粒子形貌控制的方法。

本發明提供一種非球形聚合物微顆粒的合成方法，采用局部親水和疏水修飾的芯片，在注射泵的灌流下，連續形成雙乳液（O/W/O），在紫外光照下，雙乳液中的單體聚合，形成以內部油核為模板的聚合物微顆粒，其特征在于：整個非球形聚合物微顆粒的合成過程以液滴微流控芯片作為微反應器，以雙乳液作為反應模板，控制微流控芯片儲液池A?1中內相溶液和儲液池B?2中中相溶液的體積流速比為1/6~2/3，從而控制核殼的相對大小，形成具有相似形貌的一系列聚合物微顆粒，控制單個雙乳液內的油核數目，從而控制單個微顆粒的模板數，形成了彎月形、多足形等不同形貌的聚合物微顆粒，改變儲液池B?2中中相溶液的添加物，形成具有不同組成的非球形聚合物微顆粒，如具有熒光或磁性的水凝膠微顆粒。

其中，所述內相溶液為疏水性的溶劑或者疏水性的溶液；中相溶液為紫外可引發自由基聚合的單體溶液，優選，PEGDA、TPGDA或丙烯酸；外相溶液為氟化油，優選，Fc40或Fc77；所述中相溶液的添加物為納米顆粒、染料、液晶小球、量子點的其中一種或幾種。

本發明提供的非球形聚合物顆粒的合成方法，通過與光刻法形成的微顆粒的比較，本方法形成的微顆粒具有三維的形貌結構。

本發明提供的非球形聚合物微顆粒的合成方法中，所述雙乳液的具體形成方法如下：

采用圖1所示結構的芯片，區域a采用紫外接枝聚合的方法對通道進行親水修飾，所述芯片親水修飾體系為丙烯酰胺或丙烯酸溶液，其余部分采用硅烷化試劑對通道進行疏水修飾，所述疏水修飾體系為全氟辛基三氯硅烷或十二烷基三甲氧基硅烷；儲液池A?1持續灌流內相溶液，儲液池B?2持續灌流中相溶液，儲液池C?3持續灌流外相溶液；采用注射泵控制內、中、外相的流速，內相溶液在中間相的剪切作用下，在位置i處形成液滴（W/O）；液滴沿通道到達位置ii處，在外相溶液的剪切作用下形成雙乳液（O/W/O）。

本發明提供的非球形聚合物微顆粒的合成方法，其優點如下：

1、采用局部親水和疏水修飾的芯片，實現了雙乳液的連續、穩定、均一的產生；