核殼結(jié)構(gòu)磁性聚合物微球

核殼結(jié)構(gòu)(jiégòu)磁性聚合物微球匯報(bào)(huìbào)人：張倩男20131026精品資料磁性聚合微球特性：

1.比表面積大

2.易于(yìyú)吸附

3.超順磁性（能在外界磁場(chǎng)作用下方便、快速地與介質(zhì)分離）

一、磁性聚合(jùhé)微球的簡(jiǎn)單介紹精品資料應(yīng)用于生物工程（固化酶）、生物醫(yī)學(xué)（靶向藥物、酶標(biāo)、臨床診斷）、細(xì)胞學(xué)（細(xì)胞分離、細(xì)胞標(biāo)記）等領(lǐng)域。

所需磁性微球的特點(diǎn)要求(yāoqiú)：

單分散的粒徑分布、高超順磁性的顆粒含量、良好的穩(wěn)定性及微球表面功能化。

精品資料二、磁性聚合(jùhé)微球的制備

1.目前制備的方法

分散聚合、沉淀聚合、乳液聚合、種子(zhǒngzi)/無(wú)皂/反相/輻射乳液聚合、細(xì)乳液聚合和Pickering乳液聚合等。

精品資料

2.挑戰(zhàn)：如何能以較高的單體轉(zhuǎn)化率來(lái)獲得粒徑均一的具有核殼結(jié)構(gòu)的磁性聚合物微球，同時(shí)盡可能減少空白聚合物微球、沒(méi)有(méiyǒu)被聚合物包裹的磁性顆粒的生成。實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：獲得一種具有可重復(fù)性的直接制備(zhìbèi)均一的磁性乳液。二、磁性聚合微球的制備精品資料我們的磁性聚合(jùhé)微球制備實(shí)驗(yàn)一、采用傳統(tǒng)(chuántǒng)的共沉淀法制備OA/UA共同修飾的Fe3O4油基磁流體二、一步細(xì)乳液法制備Fe3O4@P(St/MAA)磁性復(fù)合微球三、制備Fe3O4@p(St/MAA)P(NIPAM-co-MAA)精品資料聚合(jùhé)過(guò)程傳統(tǒng)的一步系乳化聚合：磁流體、單體、乳化劑進(jìn)行超聲乳化并直接(zhíjiē)引發(fā)聚合。磁性乳液模板聚合：磁流體+乳化劑超聲乳化，單體溶脹2小時(shí)再進(jìn)行引發(fā)聚合磁性乳液模板二次溶脹聚合：磁流體+乳化劑超聲乳化，用20%單體溶脹2小時(shí)，引發(fā)聚合1小時(shí)后將剩余單體溶脹2小時(shí)候后聚合。磁性乳液模板-滴加聚合：將磁流體+50%乳化劑超聲乳化，用20%單體溶脹并引發(fā)聚合1小時(shí)制備“種子”后，將剩余的單體和乳化劑以半連續(xù)和單體預(yù)乳化的方式進(jìn)行引發(fā)聚合。

精品資料第4種方法的結(jié)果最佳：?jiǎn)误w經(jīng)過(guò)預(yù)乳化，在后期的滴加過(guò)程中將不會(huì)從反應(yīng)(fǎnyìng)體系中吸取乳化劑；乳化劑補(bǔ)足，幫助減少凝聚現(xiàn)象，提高穩(wěn)定性；單體以饑餓態(tài)滴加，保證了高的轉(zhuǎn)化率：有效控制表面功能性單體的分布。精品資料考慮影響因素：引發(fā)劑類(lèi)型過(guò)硫酸鈉、偶氮二異丁腈、過(guò)氧化氫異丙苯/硫酸亞鐵氧化還原引發(fā)體系，組成(zǔchénɡ)單體苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯，疏水劑十六烷，交聯(lián)劑二乙烯基苯等。（水溶性的引發(fā)劑，磁性顆粒在微球內(nèi)部分布較為均一。加入交聯(lián)劑后，磁性顆粒在微球中的相分離現(xiàn)象和小粒徑的粒子數(shù)目有所減少）

精品資料交聯(lián)劑交聯(lián)劑在聚合中使單體和磁性納米粒子結(jié)合起來(lái)，形成(xíngchéng)核殼式磁性高分子微球。交聯(lián)劑增加，磁性高分子微球的平均粒徑呈減小趨勢(shì)，而粒徑分布變化較小。這是由于交聯(lián)劑增加，在核Fe3O4磁性納米粒子的表面形成(xíngchéng)的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)隨之增多，從而使聚合物鏈的臨界鏈長(zhǎng)減短，沉降速率加快，生成更多的成核粒子。同時(shí)，交聯(lián)劑提供的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也避免了磁性納米粒子的團(tuán)聚，促使核Fe3O4磁性納米粒子能夠與聚合物外殼連接的更充分，更穩(wěn)定，因而磁性高分子微球的粒徑逐漸減小，分散系數(shù)變化不大。在實(shí)驗(yàn)中制備磁性高分子微球時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)交聯(lián)劑用量較少時(shí)，聚合反應(yīng)結(jié)束后會(huì)有大量的非球形粒子出現(xiàn)，且制備的磁性高分子微球大量粘結(jié)團(tuán)聚，此外，體系中仍然存在許多黑色未被包覆Fe3O4納米粒子；而交聯(lián)劑用量較大時(shí)，體系的粘度變大，容易產(chǎn)生凝膠，甚至?xí)霈F(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)不利于微球的形成(xíngchéng)及微球的分散.2.當(dāng)交聯(lián)劑DVB的用量從0mL增加到1.0mL時(shí)，磁含量隨著交聯(lián)劑用量的增加而減小；繼續(xù)增加DVB用量，當(dāng)用量為1.5mL時(shí)磁含量又增加到13%；之后，磁性高分子微球的磁含量又隨著交聯(lián)劑用量的增加而逐漸減小。這種現(xiàn)象可以解釋為：由于體系中交聯(lián)劑提供的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)隨著交聯(lián)劑用量的不斷增加而產(chǎn)生越來(lái)越多的交聯(lián)點(diǎn)，這些交聯(lián)結(jié)構(gòu)迫使更多的磁性Fe3O4納米粒子充分的分散在體系中，也就是說(shuō)促進(jìn)磁核均勻的分配在微球中，因此磁性高分子微球的磁含量在一定范圍內(nèi)隨著交聯(lián)劑用量的增加而減小。但是當(dāng)交聯(lián)劑用量在1.0mL~1.5mL的范圍內(nèi)時(shí)，磁性高分子微球的磁含量又逐漸增加，這是因?yàn)轶w系中的原料配比不合適，體系中出現(xiàn)了粒子的團(tuán)聚現(xiàn)象。二/Fe3O4用量對(duì)磁性高分子微球的影響精品資料精品資料Fe3O4的量1.隨著核Fe3O4用量的增加，磁性高分子微球的粒徑和分散系數(shù)均呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)。因?yàn)殡S著Fe3O4用量的增加，在體系中形成的成核粒子越來(lái)越多，但是單體量是一定的，造成分配給每個(gè)核的單體量相對(duì)減少，從而導(dǎo)致磁性微球的粒徑減小。但是當(dāng)Fe3O4用量增大到一定程度后，過(guò)多的Fe3O4磁性粒子會(huì)因自身的磁性而團(tuán)聚在一起，形成大顆粒，故粒徑和分散性又呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。磁性高分子微球的磁含量隨著包覆的Fe3O4磁性納米粒子的增多呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，可見(jiàn)包覆的Fe3O4磁性納米粒子的用量直接影響著磁性高分子微球的磁性能。體系中包覆的Fe3O4磁性納米粒子增多，在單體一定的條件(tiáojiàn)下，磁性高分子微球包裹的磁性納米粒子也隨之增多，從而造成磁性高分子微球的磁含量隨著Fe3O4磁性納米粒子的增多而增加。但是，當(dāng)Fe3O4磁性納米粒子用量較多時(shí)，磁性納米粒子會(huì)團(tuán)聚，磁性微球包覆的效果差，且部分Fe3O4磁性納米粒子在體系中依然是油酸改性的Fe3O4磁性納米粒子狀態(tài)，沒(méi)有被單體包覆形成核殼結(jié)構(gòu)，這部分樣品在后處理時(shí)在鹽酸溶液中被分解，而形成核殼結(jié)構(gòu)的磁性高分子微球由于存在高分子聚合物外殼的保護(hù)沒(méi)有被酸解，所以說(shuō)磁性高分子微球在磁性粒子過(guò)多的體系中磁含量大大降低.精品資料精品資料苯乙烯的量1隨著苯乙烯用量的增加，磁性微球的粒徑呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)，粒徑分布先變窄后變寬。這是因?yàn)殡S著苯乙烯用量的增加，聚合反應(yīng)速率加快，導(dǎo)致初次成核的乳膠粒增大，穩(wěn)定性增強(qiáng)，也就是說(shuō)越來(lái)越多的單體在Fe3O4磁性粒子的表面形成保護(hù)層，故粒徑呈增大的趨勢(shì)，粒徑分布變窄。但是當(dāng)苯乙烯用量增加到一定程度后，過(guò)多的單體會(huì)增加體系的粘度，形成的微球會(huì)部分發(fā)生團(tuán)聚，從而導(dǎo)致微球分散性變差。2.磁性高分子微球的磁含量隨著苯乙烯用量的增加而增加，當(dāng)苯乙烯用量高于10mL時(shí)，磁含量曲線(xiàn)趨于平穩(wěn)。這是因?yàn)楫?dāng)苯乙烯用量較少時(shí)(shǎoshí)，大部分磁性納米粒子Fe3O4未被包覆，最后在鹽酸中被酸解，從而造成制備的磁性高分子微球磁含量較低；隨著苯乙烯用量的增加，體系中的磁性納米粒子可以均的配給合成核殼式磁性高分子微球，這是對(duì)反應(yīng)有利的。精品資料精品資料丙烯酸（1）丙烯酸是極性單體，不但可以很好的溶于溶劑水中，而且可以極大的降低液面表面張力，促進(jìn)聚合反應(yīng)的進(jìn)行；（2）丙烯酸富含官能團(tuán)羧基，參加(cānjiā)反應(yīng)可以在磁性高分子微球表面引入羧基，極大地改善其親水性。精品資料丙烯酸1．這是因?yàn)楸┧崾菢O性單體，富含的極性基團(tuán)可以極大的降低乳液表面及界面張力，增強(qiáng)了乳膠粒的穩(wěn)定性，避免了粒子間的團(tuán)聚，所以磁性高分子微球的平均粒徑隨著丙烯酸用量的增加而逐漸減小，分散性變好。當(dāng)丙烯酸用量超過(guò)2mL時(shí)，隨著丙烯酸用量的增加，丙烯酸越來(lái)越多的包覆在磁性納米粒子核的表面，增加了其反應(yīng)速率及增強(qiáng)了其穩(wěn)定性，因而磁性高分子微球的粒徑呈增大趨勢(shì)，而分散系數(shù)變小。2．隨著第二單體丙烯酸用量的增加，磁性高分子微球的磁含量逐漸降低。這種現(xiàn)象可以解釋為：丙烯酸的加入使磁性高分子微球的表面引入極性基團(tuán)羧基，極大的降低了乳液液面張力，增強(qiáng)了乳膠粒的穩(wěn)定性。這種反應(yīng)體系減小了磁性粒子間的團(tuán)聚，促使磁性納米粒子的分配更均勻，所以磁性微球的磁性能變化逐漸平穩(wěn)。但是，隨著丙烯酸單體的繼續(xù)增加，反應(yīng)阻力(zǔlì)也隨之增加，從而使磁性微球的磁性能大大降低。精品資料精品資料制備(zhìbèi)的磁性高分子微球表面光滑，粒徑分布均勻，具有較好的球形度及分散性，平均粒徑約188nm，在圖中也可以看出磁性高分子微球之間具有良好的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。精品資料雖然在制備磁性高分子微球的過(guò)程中加有交聯(lián)劑，使磁性高分子微球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加緊密，可以有效的防止Fe3O4磁性納米粒子的滲漏，在一定程度上提高了磁性高分子微球的耐酸堿性。但是，當(dāng)磁性高分子微球浸泡在強(qiáng)酸鹽酸溶液中時(shí)，鹽酸溶液依然(yīrán)能夠擴(kuò)散至微球內(nèi)部，使部分Fe3O4磁性納米粒子被酸解，導(dǎo)致吸光度變化較大。當(dāng)磁性高分子微球浸泡在弱酸NaAc、AA溶液及強(qiáng)堿NaOH溶液中時(shí)，F(xiàn)e3O4磁性