阅读说明：本技术 一种磁性高分子微球的制备方法 (A kind of preparation method of magnetic macromolecular microsphere ) 是由 阳承利 于 2019-09-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种磁性高分子微球的制备方法,所述制备方法包括以下步骤：将聚合物种子加入含有稳定剂和引发剂的水溶液中,搅拌均匀,形成均匀分散的种子悬浮液；将油酸铁和单体均匀混合,形成油酸铁单体溶液；将所述油酸铁单体溶液通过喷嘴形成均一液滴进入所述种子悬浮液中,种子吸收液滴生长并一步聚合,得油酸铁高分子微球；升温,使所述油酸铁分解,得磁性高分子微球。本发明制备的磁性高分子微球不仅可以控制微球的磁性能,还可以进一步提升微球的粒径均一性。而且,提高了磁性高分子微球的产率、效率以及稳定性,适于大规模生产。(The invention discloses a kind of preparation methods of magnetic macromolecular microsphere, and the preparation method comprises the following steps: polymer seeds being added in the aqueous solution containing stabilizer and initiator, stirs evenly, forms evenly dispersed seed suspension liquid；Iron oleate and monomer are uniformly mixed, iron oleate monomer solution is formed；The iron oleate monomer solution is formed uniform drop by nozzle to enter in the seed suspension liquid, neutron absorption droplet growth and one-step polymerization obtain iron oleate polymer microsphere；Heating decomposes the iron oleate, obtains magnetic macromolecular microsphere.Magnetic macromolecular microsphere prepared by the present invention not only can control the magnetic property of microballoon, can also further promote the uniform particle diameter of microballoon.Moreover, improving the yield of magnetic macromolecular microsphere, efficiency and stability, it is suitable for large-scale production.)

一种磁性高分子微球的制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，特别涉及一种磁性高分子微球的制备方法。

背景技术

近年来，磁性高分子微球在核酸提取、细胞分离、固定化酶、免疫检测、靶向药物、蛋白质和酶的分离纯化等领域得到了广泛的应用。但是如何合成粒径均一、磁性能可控的磁性高分子微球，是目前相关领域研究的热点和难点。

现有技术合成磁性高分子微球的传统方法主要有包埋法、单体聚合法和界面沉积法等。

目前这种合成方法不仅磁性高分子微球粒径不可控，均一性差。而且制备过程不可控因素较多，制得的磁性聚合物微球中会有很多小颗粒杂质的现象，产率较低。而且反应周期长，生产效率较低，不利于大规模生产，生产稳定性等也有待提高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种磁性高分子微球的制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种磁性高分子微球的制备方法，所述制备方法包括：

将聚合物种子加入含有稳定剂和引发剂的水溶液中，搅拌均匀，形成均匀分散的种子悬浮液；

将油酸铁和单体均匀混合，形成油酸铁单体溶液；

将所述油酸铁单体溶液通过喷嘴形成均一液滴进入所述种子悬浮液中，种子吸收液滴生长并一步聚合，得油酸铁聚合物微球；

升温，使所述油酸铁分解，得磁性高分子微球。

进一步地，所述聚合物种子为：由乳液聚合法、分散聚合法或悬浮聚合法制备的聚苯乙烯种子或苯乙烯-二乙烯基苯种子。

进一步地，所述稳定剂为表面活性剂。

进一步地，所述表面活性剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、羟甲基纤维素、油酸、油醇、羟丙基纤维素或十八醇中的至少一种。

进一步地，所述引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化甲酸叔丁酯中的至少一种。

进一步地，所述单体为苯乙烯、二乙烯苯、2，4-二氯苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯胺酸甲酯、丙烯酸乙酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。

进一步地，所述磁性聚合物微球的平均粒径为100nm～1000μm。

进一步地，将所述油酸铁单体溶液通过喷嘴以液滴方式分散进入所述种子悬浮液包括：

将所述种子悬浮液放入第一容器中；

将所述油酸铁单体溶液放入第二容器中，所述喷嘴安装在所述第二容器上；；

对所述第二容器施加预设压力，在所述预设压力下，所述油酸铁单体溶液经所述喷嘴以液滴方式分散进入所述种子悬浮液中。

进一步地，所述预设压力为0.1～10MPa。

本发明实施例提供了一种磁性高分子微球的制备方法，采用喷流方式将油酸铁单体溶液形成均一的液滴，并分散在种子悬浮液中，种子快速地吸收油酸铁单体液滴并生长，聚合得到粒径均一的油酸铁高分子微球，加热分解后，得磁性高分子微球。因为本发明的油酸铁单体溶液液滴粒径均一，更容易被聚合物种子完全吸收，油酸铁高分子微球的整个制备过程在2小时内完成，时间大大缩短。另外，均一的油酸铁单体溶液液滴更容易被聚合物种子完全吸收、磁性强，制备的磁性高分子微球中不含小颗粒杂质。因此，本发明制备的磁性高分子微球不仅可以控制微球的磁性能，还可以进一步提升微球的粒径均一性。而且，提高了磁性高分子微球的产率、效率以及稳定性，适于大规模生产。

附图说明

图1为本发明实施例一中磁性高分子微球的电镜图；

图2为本发明实施例一中磁性高分子微球的粒径分布曲线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

本发明实施例提供了一种磁性高分子微球的制备方法，制备方法包括：

将聚合物种子加入含有稳定剂和引发剂的水溶液中，搅拌均匀，形成均匀分散的种子悬浮液；

将油酸铁和单体均匀混合，形成油酸铁单体溶液；

将所述油酸铁单体溶液通过喷嘴形成均一液滴进入所述种子悬浮液中，种子吸收液滴生长并一步聚合，得油酸铁聚合物微球；

升温，使所述油酸铁分解，得磁性高分子微球。

油酸铁可现用现制，具体的油酸铁的制备方法为本领域技术人员所熟知。优选地，油酸铁可采用以下方法制备：将可溶性Fe³⁺盐和油酸钠加入醇溶液和正己烷的混合液中，加热搅拌，过滤、真空干燥后得油酸铁。醇溶液为甲醇、乙醇或异丙醇等的水溶液。可溶性Fe³⁺盐包括但不限于氯化铁、硫酸铁等。

本发明实施例的制备方法利用种子不断生长，通过调整聚合物种子的大小及用量、油酸铁和单体用量等条件即可实现对粒径可控的目的。具体地，油酸铁单体溶液中油酸铁和单体使聚合物种子生长，达到预设微球粒径后，停止加入油酸铁单体溶液，在聚合温度(优选为70～100℃，例如：70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、100℃等)下反应得到油酸铁高分子微球，升温(升温后的温度优选为250～300℃，例如：250℃、260℃、290℃、300℃等)继续反应，得磁性高分子微球。

利用喷嘴向种子悬浮液中以均一液滴形式加入油酸铁单体溶液，在保证较强的磁性性能前提下，提高了聚合物种子对单体和油酸铁的吸附效率，减少了小颗粒杂质的生成，反应条件更容易控制，不仅制备工艺简单，还进一步提高了粒径可控性和粒径均一性，产品质量稳定性更好。适宜大规模生产。

进一步地，将油酸铁单体溶液通过喷嘴以均一液滴方式分散进入种子悬浮液包括：

将种子悬浮液放入第一容器中；

将油酸铁单体溶液放入第二容器中，喷嘴安装在第二容器上；

对第二容器施加预设压力，在预设压力下，油酸铁单体溶液经喷嘴以均一液滴方式分散进入种子悬浮液中。

优选地，预设压力为0.1～10MPa。提高第二容器的压力有利于形成液滴，加快油酸铁单体溶液的喷射速度，提高反应速度。

优选地，喷嘴的孔径可以为50nm～5000μm，进一步优选地，喷嘴的孔径为10μm～200μm。

非限制地，聚合物种子为：由乳液聚合法、分散聚合法或悬浮聚合法制备的聚苯乙烯种子或苯乙烯-二乙烯基苯种子。

在本发明的一些实施例中，稳定剂为表面活性剂。进一步优选地，表面活性剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、羟甲基纤维素、油酸、油醇、羟丙基纤维素或十八醇中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化甲酸叔丁酯中的至少一种。

进一步地，单体为苯乙烯、二乙烯苯、2，4-二氯苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯胺酸甲酯、丙烯酸乙酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，磁性高分子微球的平均粒径为100nm～1000μm。本发明的制备方法进一步扩大了磁性高分子微球的粒径范围。

下面结合具体实施例对本发明的制备方法做进一步说明，可以理解的是，本发明并不限于以下实施例：

实施例一

制备油酸铁：将可溶性氯化铁和油酸钠加入75％乙醇溶液和正己烷的混合液中，加热搅拌，过滤、真空干燥后得油酸铁。

在装有600g去离子水的第一容器中放入2g聚乙烯吡咯烷酮和0.5g过氧化苯甲酰，搅拌均匀，加入56g聚苯乙烯种子(其粒度为0.8微米，CV＝3％)，搅拌均匀，形成均匀分散的种子悬浮液，备用。

在第二容器中加入290g油酸铁和206g丙烯酸乙酯，搅拌均匀，形成油酸铁单体溶液，备用。第二容器上安装有喷嘴，喷嘴的孔径为10μm。对第二容器施加2.15MPa预设压力，保持97℃的温度环境，将油酸铁单体溶液经喷嘴以液滴方式，在10min内分散进入种子悬浮液中，喷射完成后反应110min，得油酸铁聚合物微球。随后将温度升温至280℃，使油酸铁分解，得磁性高分子微球。

采用Beckman Coulter Counter测定其粒径及粒径分布，粒径为3微米，CV(Coefficient of Variation)＝2.8％。磁性四氧化三铁占整个磁性高分子微球重量的55％。磁性高分子微球的产率为99.6％。

说明：按比例将上述物料用量分别扩大2倍、10倍、50倍、100倍、500倍生产，每次生成均重复3次，均得到了粒径为3微米，CV(Coefficient of Variation)＝2.5～2.6％的磁性高分子微。且磁性高分子微中，磁性四氧化三铁占整个磁性高分子微球重量的54～56％，磁性高分子微球得产率为99.5～99.8％。。无小颗粒产生，粒径大小均一，如图1和图2所示，生产质量稳定。

实施例二

在装有1200g去离子水的第一容器中放入3.5g聚乙烯吡咯烷酮和2.5g过氧化苯甲酰，搅拌均匀，加入132g聚苯乙烯种子(其粒度为100nm，CV＝2.8％)，搅拌均匀，形成均匀分散的种子悬浮液，备用。

在第二容器中加入392g油酸铁和398g苯乙烯单体，搅拌均匀，形成油酸铁单体溶液，备用。第二容器上安装有喷嘴，喷嘴的孔径为30μm。对第二容器施加2.15MPa预设压力，保持90℃的温度环境，将油酸铁单体溶液经喷嘴以液滴方式，在20min内分散进入种子悬浮液中，喷射完成后反应100min，得油酸铁高分子微球。随后将温度升温至290℃，使油酸铁分解，得磁性高分子微球。

采用Beckman Coulter Counter测定其粒径及粒径分布，粒径为500nm，CV(Coefficient of Variation)＝2.7％。磁性四氧化三铁占整个磁性聚合物微球重量的52％。磁性高分子微球的产率为99.5％。

实施例三

在装有650g去离子水的第一容器中放入1.8g聚乙烯吡咯烷酮和0.8g过氧化苯甲酰，搅拌均匀，加入63g聚苯乙烯种子(其粒度为500纳米，CV＝2.8％)，搅拌均匀，形成均匀分散的种子悬浮液，备用。

在第二容器中加入205g油酸铁和201g 2，4-二氯苯乙烯单体，搅拌均匀，形成油酸铁单体溶液，备用。第二容器上安装有喷嘴，喷嘴的孔径为100μm。对第二容器施加1.5MPa预设压力，保持95℃的温度环境，将油酸铁单体溶液经喷嘴以液滴方式，在10min内分散进入种子悬浮液中，喷射完成后反应110min，得油酸铁高分子微球。随后将温度升温至300℃，使油酸铁分解，得磁性高分子微球。

采用Beckman Coulter Counter测定其粒径及粒径分布，粒径为1微米，CV(Coefficient of Variation)＝2.8％。磁性四氧化三铁占整个磁性聚合物微球重量的55％。磁性高分子微球的产率为99.6％。

实施例四

在装有650g去离子水的第一容器中放入1.8g聚乙烯吡咯烷酮和0.8g过氧化苯甲酰，搅拌均匀，加入63g聚苯乙烯种子(其粒度为500纳米，CV＝2.8％)，搅拌均匀，形成均匀分散的种子悬浮液，备用。

在第二容器中加入420g油酸铁和430g苯乙烯单体，搅拌均匀，形成油酸铁单体溶液，备用。第二容器上安装有喷嘴，喷嘴的孔径为100μm。对第二容器施加1.5MPa预设压力，保持95℃的温度环境，将油酸铁单体溶液经喷嘴以液滴方式，在5min内分散进入种子悬浮液中，喷射完成后反应115min，得油酸铁高分子微球。随后将温度升温至300℃，使油酸铁分解，得磁性高分子微球。

采用Beckman Coulter Counter测定其粒径及粒径分布，粒径为2微米，CV(Coefficient of Variation)＝2.8％。磁性四氧化三铁占整个磁性高分子微球重量的55％。磁性高分子微球的产率为99.8％。

实施例五

在装有600g去离子水的第一容器中放入2g聚乙烯吡咯烷酮和0.5g过氧化苯甲酰，搅拌均匀，加入61g聚苯乙烯种子(其粒度为4.6微米，CV＝3％)，搅拌均匀，形成均匀分散的种子悬浮液，备用。

在第二容器中加入180g油酸铁和192g苯乙烯单体，搅拌均匀，形成油酸铁单体溶液，备用。第二容器上安装有喷嘴，喷嘴的孔径为10μm。对第二容器施加0.15MPa预设压力，保持75℃的温度环境，将油酸铁单体溶液经喷嘴以液滴方式，在10min内分散进入种子悬浮液中，喷射完成后反应110min，得油酸铁高分子微球。随后将温度升温至260℃，使油酸铁分解，得磁性高分子微球。

采用Beckman Coulter Counter测定其粒径及粒径分布，粒径为10微米，CV(Coefficient of Variation)＝2.5％。磁性四氧化三铁占整个磁性聚合物微球重量的60％。磁性高分子微球的产率为99.7％。

实施例六

在装有600g去离子水的第一容器中放入2g聚乙烯吡咯烷酮和0.5g过氧化苯甲酰，搅拌均匀，加入56g聚苯乙烯种子(其粒度为1.5微米，CV＝3％)，搅拌均匀，形成均匀分散的种子悬浮液，备用。

在第二容器中加入405g油酸铁和411g苯乙烯单体，搅拌均匀，形成油酸铁单体溶液，备用。第二容器上安装有喷嘴，喷嘴的孔径为10μm。对第二容器施加1.15MPa预设压力，保持95℃的温度环境，将油酸铁单体溶液经喷嘴以液滴方式，在8min内分散进入种子悬浮液中，喷射完成后反应112min，得油酸铁高分子微球。随后将温度升温至280℃，使油酸铁分解，得磁性高分子微球。

采用Beckman Coulter Counter测定其粒径及粒径分布，粒径为4.5微米，CV(Coefficient of Variation)＝2.7％。磁性四氧化三铁占整个磁性高分子微球重量的54％。磁性高分子微球的产率为99.6％。

实施例七

在装有600g去离子水的第一容器中放入2g聚乙烯吡咯烷酮和0.5g过氧化苯甲酰，搅拌均匀，加入56g聚苯乙烯种子(其粒度为2微米，CV＝3％)，搅拌均匀，形成均匀分散的种子悬浮液，备用。

在第二容器中加入475g油酸铁和451g甲基丙烯酸缩水甘油酯，搅拌均匀，形成油酸铁单体溶液，备用。第二容器上安装有喷嘴，喷嘴的孔径为10μm。对第二容器施加1.15MPa预设压力，保持95℃的温度环境，将油酸铁单体溶液经喷嘴以液滴方式，在10min内分散进入种子悬浮液中，喷射完成后反应110min，得油酸铁高分子微球。随后将温度升温至280℃，使油酸铁分解，得磁性高分子微球。

采用Beckman Coulter Counter测定其粒径及粒径分布，粒径为5.3微米，CV(Coefficient of Variation)＝2.6％。磁性四氧化三铁占整个磁性高分子微球重量的51％。磁性高分子微球的产率为99.5％。

实施例八

在装有610g去离子水的第一容器中放入2g聚乙烯吡咯烷酮和0.5g过氧化苯甲酰，搅拌均匀，加入61g聚苯乙烯种子(其粒度为550微米，CV＝3％)，搅拌均匀，形成均匀分散的种子悬浮液，备用。

在第二容器中加入184g油酸铁和196g苯乙烯单体，搅拌均匀，形成油酸铁单体溶液，备用。第二容器上安装有喷嘴，喷嘴的孔径为10μm。对第二容器施加2.5MPa预设压力，保持100℃的温度环境，将油酸铁单体悬浮液经喷嘴以液滴方式，在10min内分散进入种子悬浮液中，喷射完成后反应110min，得油酸铁高分子微球。随后将温度升温至270℃，使油酸铁分解，得磁性高分子微球。

采用Beckman Coulter Counter测定其粒径及粒径分布，粒径为1000微米，CV(Coefficient of Variation)＝2.6％。磁性四氧化三铁占整个磁性高分子微球重量的53％。磁性高分子微球的产率为99.7％。

实施例九

在装有1810g去离子水的第一容器中放入4.9g聚乙烯吡咯烷酮和3.5g过氧化苯甲酰，搅拌均匀，加入253g聚苯乙烯种子(其粒度为100微米，CV＝3％)，搅拌均匀，形成均匀分散的种子悬浮液，备用。

在第二容器中加入481g油酸铁和490g丙烯酸单体，搅拌均匀，形成油酸铁单体溶液，备用。第二容器上安装有喷嘴，喷嘴的孔径为150μm。对第二容器施加1.5MPa预设压力，保持90℃的温度环境，将油酸铁单体溶液经喷嘴以液滴方式，在10min内分散进入种子悬浮液中，喷射完成后反应110min，得油酸铁高分子微球。随后将温度升温至270℃，使油酸铁分解，得磁性高分子微球。

采用Beckman Coulter Counter测定其粒径及粒径分布，粒径为300微米，CV(Coefficient of Variation)＝2.6％。磁性四氧化三铁占整个磁性高分子微球重量的55％。磁性高分子微球的产率为99.6％。

根据本发明实施例的喷流悬浮聚合反应装置和磁性高分子微球制备方法的其他结构和操作对于本领域技术人员而言都是可以理解并且容易实现的，因此不再详细描述。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。