一種大孔大粒徑聚合物微球的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚合物材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大孔大粒徑聚合物微球的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚合物微球作為生化分離介質(zhì)，其優(yōu)點(diǎn)在于機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐酸堿度好，能夠在高壓下操作等，因此在作為色譜介質(zhì)的應(yīng)用領(lǐng)域有很好的前景。鑒于生化分離應(yīng)用中的分離對象為生物大分子，其特點(diǎn)為分子尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此在分離純化中容易失活變性，從而對分離介質(zhì)有著較高的要求。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)方案中常用的分離介質(zhì)以多糖為基質(zhì)，該類介質(zhì)質(zhì)地較軟(耐壓在
0.3MPa以下)、孔徑較小(30-50nm)，故難以滿足高通量生化分離的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種大孔大粒徑聚合物微球的制備方法，該方法能夠解決軟基質(zhì)介質(zhì)的孔徑小不利于蛋白大分子傳質(zhì)，難以實(shí)現(xiàn)高通量生化分離的問題。
[0005]—種大孔大粒徑聚合物微球的制備方法，所述制備方法包括:
[0006]將穩(wěn)定劑、表面活性劑溶解于去離子水中形成均勻溶液，得到水相；
[0007]將乙烯基單體和二乙烯基交聯(lián)劑溶于致孔劑溶液中，進(jìn)行充氮排氧后加入原子轉(zhuǎn)移自由基聚合引發(fā)劑體系，形成均勻溶液，得到油相；
[0008]在充氮?dú)夂捅３謹(jǐn)嚢璧臈l件下，將制備所得的油相加入所述水相中，并進(jìn)行升溫聚合反應(yīng)；
[0009]在聚合反應(yīng)完畢后，對所得微球進(jìn)行抽濾洗滌以去除未反應(yīng)的殘余物，最終得到所述大孔大粒徑聚合物微球。
[0010]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，該方法能夠應(yīng)用于大多數(shù)聚合物材料的表面改性，尤其是超大孔聚合物微球，親水改性后的聚合物微球能夠應(yīng)用于生物技術(shù)和色譜分離領(lǐng)域，并解決軟基質(zhì)介質(zhì)的孔徑小不利于蛋白大分子傳質(zhì)，難以實(shí)現(xiàn)高通量生化分離的問題。
【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0012]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供大孔大粒徑聚合物微球的制備方法流程示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0014]本發(fā)明實(shí)施例所述制備方法采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)的方法引發(fā)乙烯類單體進(jìn)行懸浮聚合制備大孔大粒徑聚合物微球，該方法采用小分子致孔劑制孔，后期處理微球過程去除簡單，同時(shí)聚合溫度低、時(shí)間短，所得微球的孔徑在50-500nm范圍內(nèi)可控，粒徑在30-100um范圍內(nèi)可控，聚合完成后微球表面帶有能夠繼續(xù)引發(fā)ATRP聚合的活性基團(tuán)，方便進(jìn)一步衍生為各種功能介質(zhì)。下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例所提供大孔大粒徑聚合物微球的制備方法流程示意圖，所述方法包括:
[0015]步驟11:將穩(wěn)定劑、表面活性劑溶解于去離子水中形成均勻溶液，得到水相；
[0016]在該步驟中，所采用的穩(wěn)定劑包括:聚乙烯醇PVA (分子量包括1500-50000)和聚乙烯基吡咯烷酮PVP中的一種或兩種混合物，且其質(zhì)量百分比濃度范圍為3.0% -8.0%。在本發(fā)明實(shí)施例中所用的溶脹溶劑不限于以上幾種，凡可與水進(jìn)行混溶的其他常用穩(wěn)定劑均可。
[0017]所采用的表面活性劑包括:脂肪酸酯類(其脂肪碳鏈長度在12-18之間)和聚氧乙烯與聚氧丙烯的共聚物(其分子量范圍在2000-50000之間)中的一種或兩種的混合物；其質(zhì)量百分比濃度范圍為0.1-3.0%之間。
[0018]另外，水相配制過程中需要注意現(xiàn)用現(xiàn)配，以免水溶液長時(shí)間放置導(dǎo)致溶液內(nèi)滋生霉菌。
[0019]步驟12:將乙烯基單體和二乙烯基交聯(lián)劑溶于致孔劑溶液中，進(jìn)行充氮排氧后加入原子轉(zhuǎn)移自由基聚合引發(fā)劑體系，形成均勻溶液，得到油相；
[0020]在該步驟中，所述乙烯基單體包括:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸縮水甘油醚、甲基丙烯酸羥乙酯、苯乙烯和乙烯基芐氯中的一種或多種的混合物；
[0021]所述二乙烯基交聯(lián)劑包括:乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(重均分子量包括375和445兩種)和二乙稀基苯中的一種或多種的混合物。
[0022]具體實(shí)現(xiàn)中，所述致孔劑具體為二氯甲烷、甲苯和氯苯三者的混合物，且三者的混合體積比為1:1:1。
[0023]上述乙稀基單體與二乙稀基交聯(lián)劑的體積比為1:2-4:1 ;且所述乙稀基單體和二乙烯基交聯(lián)劑的體積總值與所述致孔劑的體積比范圍為1:1-1:4。
[0024]另外，所加入的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合引發(fā)劑體系包括催化劑和配體體系，具體包括鹵化物和含氮配體，其中:
[0025]所述鹵化物包括氯化亞銅和溴化亞銅中的一種或兩種的混合物；
[0026]所述含氮配體包括:2，2_聯(lián)二吡啶Bpy、四甲基乙二胺TMEDA、N，N，N，’N，’U，’，-五甲基二亞乙基三胺PMDETA和1，1，4，7，10，10’ -六甲基三亞乙基四胺HMETETA中的一種或多種的混合物。
[0027]具體實(shí)現(xiàn)中，上述鹵化物和含氮配體的摩爾比可以為1:3 ;且所述催化劑和配體體系的總體加入比例為聚合反應(yīng)物摩爾數(shù)的5%。
[0028]步驟13:在充氮?dú)夂捅３謹(jǐn)嚢璧臈l件下，將制備所得的油相加入所述水相中，并進(jìn)行升溫聚合反應(yīng)；
[0029]在該步驟中，所述油相和水相的體積比為1:10-1:3 ;且進(jìn)行聚合反應(yīng)所用的溫度為25-80°C，反應(yīng)時(shí)間為2-12h。
[0030]步驟14:在聚合反應(yīng)完畢后，對所得微球進(jìn)行抽濾洗滌以去除未反應(yīng)的殘余物，最終得到所述大孔大粒徑聚合物微球。
[0031]下面結(jié)合具體實(shí)例對本發(fā)明所述制備方法進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0032]實(shí)施例一、
[0033]I)水相配制:
[0034]分別準(zhǔn)確稱取PVA (Mw = 1500) 3.0g和十八烷基磺酸鈉(SODS) 0.1g放入10mL去離子水中，攪拌至均勻透明。
[0035]2)油相配制:
[0036]按照甲基丙烯酸縮水甘油醚(GMA):乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)體積比1:2混合，然后按照反應(yīng)物/致孔劑體積比1:1加入到致孔劑溶液中，攪拌至均勻透明。最后按照引發(fā)劑體系占反應(yīng)物(GMA和EDMA)的摩爾比為5 %比例，入引發(fā)劑配合物氯化亞銅和2，2-聯(lián)二吡啶(Bpy)，二者摩爾比例為1: 3，通入氮?dú)鈼l件下，攪拌5分鐘至引發(fā)劑完全溶解為棕紅色溶液。
[0037]3)懸浮聚合反應(yīng):
[0038]將步驟2)配制好的油相緩慢加入上述步驟I)制備的水相中，同時(shí)進(jìn)行機(jī)械攪拌，攪拌30分鐘后，放入水浴加熱釜中，控制溫度為25°C，反應(yīng)2h后，將反應(yīng)液進(jìn)行減壓抽濾，并依次用去離子水、乙醇洗滌，洗去未反應(yīng)單體及其他可溶雜質(zhì)，得到聚合微球，所得微球在50度真空干燥后，進(jìn)行電子掃描顯微鏡觀察其表面形貌及孔徑，可以看到微球表面呈多孔結(jié)構(gòu)，表面大孔平均孔徑尺寸約為150nm。
[0039]實(shí)施例二、
[0040]I)水相配制:
[0041 ] 分別準(zhǔn)確稱取PVA (Mw = 50000) 8.0g和十二烷基硫酸鈉(SLS) 3.0g放入10mL去離子水中，攪拌至均勻透明。
[0042]2)油相配制:
[0043]按照乙烯基芐氯(CMS):乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)體積比4:1混合，然后按照反應(yīng)物/致孔劑體積比1:4加入到致孔劑溶液中，攪拌至均勻透明。最后按照引發(fā)劑體系占反應(yīng)物(C