[發明專利]一種功能化微球的形貌控制方法

有效

• 申請號: 201210056202.9
• 申請日: 2012-03-05
• 公開（公告）號: CN102532406A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 許一婷;鐘麗娜;戴李宗;鄧遠名;張龍;袁叢輝;羅偉昂;曾碧榕
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C08F220/18
• 分類號: C08F220/18;C08F220/34;C08F222/38;C08F220/14;C08F220/54;C08F2/22
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 馬應森;劉勇

技術領域

本發明涉及一種表面功能化聚合物微球的形貌控制方法，尤其是涉及一種通過控制反應條件來達到控制聚合物微球形貌，亞微米級的功能化微球的形貌控制方法。

背景技術

單分散聚合物微球具有表面效應、體積效應、磁效應、生物相容性、功能基團等特性。作為一種性能優良的新型功能材料，它在標準計量、生物醫學、情報信息、分析化學、膠體科學及色譜分離等領域中具有十分廣泛的應用。尤其是近年來，在單分散聚合物微球上引入各類功能基團后，使這種功能性微球在如生物工程、免疫檢驗、電子和微電子技術、信息產業、高效液相色譜等許多高新技術領域顯示出了良好的應用前景。近年來，科學家們將越來越多的研究集中在用不同的聚合方法合成單分散的具有不同粒徑和不同形貌的聚合物微球上。

制備高聚物微球的常用方法有：懸浮聚合、乳液聚合、分散聚合、種子溶脹聚合法及其無皂乳液聚合。懸浮聚合制備聚合物微球的過程為單體在懸浮于水中的單體液滴內引發聚合，經分離洗滌和干燥，得到比較純凈、流動性好的珠狀聚合物微球，制得的高聚物粒子粒徑為0.04～2.00mm，呈多分散性；乳液聚合法則是單體在增溶膠束中引發聚合，結果形成穩定的乳膠，制得的高聚物粒子的粒徑為0.04～0.5μm的單分散聚合物粒子；分散聚合的特點是反應前單體、引發劑及其穩定劑都溶于混合溶劑中，單體通過聚合生成不溶于混合溶劑的聚合物，而且形成膠態穩定的分散體系的聚合工藝，制得的高聚物粒子的粒徑為0.5～8.0um單分散聚合物粒子；種子溶脹聚合法是先用無皂乳液聚合、分散聚合等方法制成小粒徑種子微球，然后用單體進行溶脹，使顆粒長大，再引發聚合。

用以上所提到的制備方法，科學家們制備出了不同結構形貌的聚合物微球，概括起來有：光滑實心微球，核/殼結構微球，多孔微球，中空微球，Janus微球等。FEI?WEN等(FEI?WENet?al.，Journal?of?Polymer?Science：Part?A：Polymer?Chemistry，2008，46，1192-1202)將一種或兩種疏水單體與一種合適的親水單體混合在一起，通過無皂乳液聚合法一步合成了粒徑分布窄的核/殼結構的聚合物微球；Xiangling?Xu等(Xiangling?Xu?et?al.，J.Am.Chem.Soc.2004，126，7940-7945)用分散聚合法在SiO2微球表面包裹一層聚合物，然后用HF酸將SiO2刻蝕形成單分散的帶有100-500nm直徑孔洞的直徑為150-700nm聚合物中空微球；XiangWang等(Xiang?Wang?et?al.，Ind.Eng.Chem.Res.2011，50，3564-3569)利用光引發乳液聚合制備出了尺寸及接枝密度可控的球形聚電解質刷；Jianxiong?Xu等(Jianxiong?Xu?et?al.，Macromolecules，2011，44：3730-3738)通過表面活性單體[N-(4-乙烯基芐基)-N，N-二正丁胺氫氯化物與疏水單體苯乙烯的水包油包水(W/O/W)乳液聚合，一步法制備出了三百多納米的多孔的籠子狀的聚合物微球；Rebecca?Rice等以聚羥基硬脂酸為穩定劑制備出了3.5um左右的PMMA異形膠體石。

以上所提到的方法：懸浮聚合、乳液聚合、分散聚合及種子溶脹聚合法，幾乎都有用到分散劑、乳化劑等穩定劑來穩定聚合物微球，且聚合產物都多少帶有穩定劑的殘留物，影響聚合物微球的應用，但是若要得到純凈的聚合物微球則需要比較復雜的提純過程。如經典的乳液聚合反應結束后，乳化劑一般以物理吸附的方式附著在膠粒表面，容易受外界環境的影響使得乳液的穩定性變差；乳液聚合需要固體產品時，膠乳需經凝聚、洗滌、脫水、干燥等多道程序，成本較高；產品中留有乳化劑雜質，難以完全除盡，有損電性能。無皂乳液聚合法是指在反應過程中完全不加或僅加入微量乳化劑(其濃度小于臨界膠束濃度CMC)的乳液聚合過程，制的粒徑為0.1～2.0um的單分散聚合物粒子。無皂乳液聚合克服了傳統乳液聚合的弊端，不加常規的乳化劑可以得到表面潔凈、單一分散的粒徑0.2～2um的聚合物粒子，同時，無皂乳液聚合可以通過粒子設計使粒子表面帶有各種功能基團，因此越來越得到人們的關注。

通過無皂乳液聚合方法，科學家們制備出了不同形貌及帶有不同功能性基團的聚合物微球。但在不改變單體種類的前提下，通過改變實驗條件制備出不同結構形貌的功能性聚合物微球，仍然未見報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種在單體種類不變的前提下，采用無皂乳液聚合的方法制備出不同結構形貌、亞微米級的功能化微球的形貌控制方法。