[發明專利]一種制備粒度可控的窄分布聚合物微納球的方法

在審

• 申請號: 201410479843.4
• 申請日: 2014-09-18
• 公開（公告）號: CN104262645A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 李志波;盛力;萬耀明;張樹升;符文鑫
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08J3/12
• 分類號: C08J3/12;C08J9/28;C08L25/06;C08L33/12;C08L53/00;C08L67/04;C08L75/04;C08L77/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;趙靜

技術領域

本發明屬于聚合物微納球的制備技術領域，具體涉及一種適用于絕大多數聚合物的批量生產微米級和納米級、粒徑可控、窄分布聚合物微納球的制備方法。

背景技術

聚合物微球具有比表面積大，吸附性強的特點，隨著聚合物種類的不同，聚合物微球可以表現出很多優異的性能。如單分散交聯聚苯乙烯微球具有良好的吸附性能和力學性能；聚丙烯酰胺微球具有表面反應能力強、易于官能化以及生物相容性等特性；聚乙二醇修飾的聚乳酸-乙醇酸嵌段共聚物納米微球作為一種新型的藥物載體，在基因治療方面的應用己得到了普遍關注。單分散聚合物微球的應用范圍已經擴大到標準計量、食品化工、醫藥學、生物工程、信息工程微電子技術等各個領域。另外，通過單分散微球的自組裝可制得膠體晶體，從而進一步得到從納米級到微米級的具有高度有序結構的材料，為新材料的制備提供了一種有效途徑。

聚合物微球的制備方法主要包括乳液聚合、懸浮聚合、分散聚合、沉淀聚合以及近年來新出現的微流控法和膜乳化法等。在這些方法中，乳液聚合法和懸浮聚合法是工業化生產主要采用的兩種方法。其優點是配方成熟穩定，可以大批量生產。分散聚合與沉淀聚合有類似性，體系由單體、引發劑、有機溶劑或混合溶劑以及分散劑組成。聚合反應前單體以及引發劑能夠溶于反應介質中，體系呈均相，反應生成的聚合物不溶于分散介質，沉降出來形成小顆粒，在分散劑的作用下穩定分散在體系中；區別在于沉淀聚合無需使用表面活性劑或穩定劑。微流控法和膜乳化法制得的微球分布窄，能耗較低、條件溫和，在對粒徑及粒徑分布有著超高要求的高新技術領域中有著重要用途。

但是，上述聚合物微球的制備方法存在著一些不足：(1)懸浮聚合法制備得到的聚合物微球的粒徑一般在100μm～2000μm之間，粒徑分布通常很寬；而由乳液聚合法制備的微球的粒徑分布也很寬，且通常只能制備粒徑小于0.5μm的微球，粒徑不具備可控性；分散聚合和沉淀聚合對聚合物的選擇范圍窄；膜乳化法通常只能制備微米級的單分散微球；微流控法受毛細流道尺寸的限制，通常難以制備粒徑小于100μm的微球，且其流速較慢，不能滿足快速高效生產的需求。(2)聚合物微球的制備方法中所用的單體和引發劑均需提純，反應需在高溫下進行，且放大生產時對粒徑的控制程度進一步下降。

微射流是高功率設備，勻質壓力在幾十MPa以上，剪切強度比傳統高速機械攪拌和研磨設備大幾個數量級。可以使單位體積物料獲得最大的能量，從而得到均一的亞微米級大小的顆粒和液滴。但其應用目前主要集中在食品和生化制藥領域，如制備注射乳劑和細胞破壁等，對大部分的工業級聚合物體系、實驗室制備的具有不同官能團的嵌段共聚物體系并未加以研究，對勻質后粒徑及其分布的控制也未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無需原料提純和高溫耗時的聚合反應，即可批量制備粒徑可控的窄分布聚合物微納球的方法。

所述方法包括如下步驟：

(1)a、將非兩親性的聚合物溶于有機溶劑中所得到的溶液作為分散相O，將溶解有表面活性劑的水溶液作為連續相W，再將所述分散相O和連續相W混合，攪拌均勻，形成初乳；

或者，b、將兩親性的聚合物溶于有機溶劑中所得到的溶液作為分散相O，將水作為連續相W，再將所述分散相O和連續相W混合，攪拌均勻，形成初乳；

其中，所述分散相O中的有機溶劑與水不互溶；

(2)將步驟(1)所得初乳經微射流勻質機勻質后，獲得均勻的乳液；

(3)將步驟(2)所得乳液在室溫下攪拌，使其中所含的有機溶劑揮發，待所述有機溶劑揮發完全后，離心或抽濾得到固體產物，干燥后即得所述聚合物微納球。

上述方法中，步驟(1)中，所述非兩親性的聚合物選自如下至少一種：聚苯乙烯及其衍生物、聚丙烯酸酯及其衍生物、聚乳酸及其衍生物，聚氨酯類聚合物或聚酰亞胺類聚合物。

所述聚苯乙烯的衍生物為氯甲基聚苯乙烯、羧基聚苯乙烯、環氧化聚苯乙烯或苯乙烯與疏水性單體的共聚物，所述疏水性單體為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸三氟乙酯。

所述聚丙烯酸酯及其衍生物為聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸異丁酯、聚甲基丙烯酸叔丁酯、聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯或聚丙烯酸三氟乙酯。

所述聚乳酸及其衍生物為左旋聚乳酸、右旋聚乳酸、內消旋聚乳酸、外消旋聚乳酸、聚乳酸-羥基乙酸共聚物或聚乳酸-聚ε-己內酯無規共聚物。