[發明專利]一種可大規模量產的聚合物納米微球的制備方法

有效

• 申請號: 202111139042.X
• 申請日: 2021-09-27
• 公開（公告）號: CN113845670B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 王棟;尤海寧;梅濤;趙青華;宋銀紅;吳建美;陳卓;蔣海青
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: C08J3/12
• 分類號: C08J3/12;C08L1/14;C08L29/04
• 代理公司: 武漢卓越志誠知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42266
• 代理人: 董夢娟

本發明提供了一種可大規模量產的聚合物納米微球的制備方法，通過將熱塑性聚合物納米纖維置于高沸點的不良溶劑中得到懸浮液，并采用退火處理，使其向納米微球形體轉變，實現可控、可持續的制備聚合物納米微球。本發明通過對熱塑性聚合物納米纖維提供能量，使其斷裂形成納米微球，制備的聚合物納米微球產量高，尺寸均勻，實用性高；該方法簡單快捷易實現，工藝周期短，生產效率高，可降低制備成本，便于批量化生產。另外，本發明在工藝過程中沒有化學反應，不良溶劑為聚合物納米纖維向微球形態轉變提供液體環境，且使其受熱更加均勻；制備過程中無污染廢棄物生成，溶劑可重復利用，降低了成本，實現了聚合物納米微球的綠色大規模量產。

技術領域

本發明涉及納米微球制備技術領域，尤其涉及一種可大規模量產的聚合物納米微球的制備方法。

背景技術

聚合物納米材料和納米復合材料因其結構的獨特性，具有多功能性、納米效應，多級納米結構與性能之間的特殊關系，使其在電工、化工、石油工業、阻燃、阻隔及催化劑領域都有廣泛的應用。聚合物納米復合材料包括天然聚合物、合成聚合物碳基材料、半導體材料和復合材料等，其都具有廣泛的研究和商業應用前景。聚合物納米纖維及其材料具有比表面積高、孔隙率高、直徑小等諸多特點，使其得到越來越廣泛的關注與應用。

按維度來分，納米材料可分為納米顆粒材料、納米纖維材料、納米層狀或納米膜材料。納米顆粒材料也稱納米微球材料，其作為納米材料的一個典型結構，它的有序排列體具有結構構筑可控的優點，在光學以及表面學中有諸多應用。聚合物納米微球是由一個或多個不同單體組成的長有機分子形成的，其截面直徑從幾十納米到幾百納米的納米材料，具有極高的比表面積，在催化、吸附、分離、生物醫學工程和能量存儲和轉換等領域受到了廣泛的關注。

目前，常見的納米微球的制備技術包括離子交聯法、噴霧干燥法、乳化-溶劑揮發法、微流控法。其中，離子交聯法主要用于載藥微球的制備，其主要原理是作為藥物載體的材料通過離子交聯法從乳液中析出，同時通過氫鍵相互作用和疏水相互作用將藥物包埋在載體中，從而制備成載藥微球；該方法適用于以殼聚糖、海藻酸鈉等為材料的納米微球。乳化-溶劑揮發法是將材料先溶解于有機溶劑中，然后滴加到含有表面活性劑的水相中，在均質機的高速剪切下形成油相或水相型乳液，再通過常壓或減壓方式除去乳液分散相中的揮發性有機溶劑，使納米顆粒硬化，最后通過冷凍干燥從水性混懸液中收集納米顆粒。微流控法是一種在微米尺度的通道中操控兩種或幾種互不相溶的微小體積液體，可生產具有高度單分散尺寸的單乳液滴和多重乳液液滴的技術。這些制備方法需要添加較多的化學試劑，如活性劑、分散劑等，造成制備成本的提高；且制備所需時間冗長，一般皆需超過30個小時，工藝過程復雜。所以，如何實現快速、批量、可持續的制備聚合物納米微球仍然是一種挑戰。

有鑒于此，有必要設計一種改進的可大規模量產的聚合物納米微球的制備方法，以解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可大規模量產的聚合物納米微球的制備方法，通過將熱塑性聚合物納米纖維置于高沸點的不良溶劑中制得懸浮液，并采用退火處理，使其向納米微球形體轉變，實現可持續的制備聚合物納米微球。該方法簡單快捷易實現，生產效率高，降低制備成本，可批量化生產；且加工過程無化學反應，無污染廢棄物生成，實現聚合物納米微球的綠色大規模量產。

為實現上述發明目的，本發明提供了一種可大規模量產的聚合物納米微球的制備方法，包括以下步驟：

S1、將熱塑性聚合物納米纖維置于溶劑中，得到聚合物納米纖維懸浮液；

S2、將步驟S1得到的所述聚合物納米纖維懸浮液邊攪拌邊進行退火處理，全程使用保護性氣體保護，得到聚合物納米微球懸浮液；所述退火處理的溫度高于所述聚合物納米纖維的玻璃化轉變溫度，低于所述聚合物納米纖維的熔融溫度；

S3、將步驟S2得到的所述聚合物納米微球懸浮液離心后獲得沉淀，將所述沉淀進行多次沖洗和離心處理，并將其置于冷凍干燥機中干燥或自然風干，獲得聚合物納米微球。