本发明涉及高分子材料化学合成领域,尤其涉及一种亲水性聚丙烯酸酯微球的制备方法。
背景技术:
1、自从将聚合物微球引入色谱领域以来,大部分工业聚合物色谱微球主要是基于交联苯乙烯/二乙烯基苯的共聚体微球,但因其骨架c-c的σ键及侧链含有大量的苯环结构,导致微球本身具有较强的疏水性,若其直接用在以水体系的流动相中分离生物大分子会导致生物大分子的失活,因此需要对其表面进行亲水化的后修饰改造才可应用于生物大分子的分离纯化。而目前主要进行的后修饰方法主要是基于侧链中苯环或骨架中残留的悬挂双键来进行氯甲基化或环氧化,随后键合多羟基化合物以改善表面的亲水性。另外,基于多糖化合物的如琼脂糖、葡聚糖的色谱填料因其具有良好的亲水性及生物相容性,可直接应用于生物大分子的分离纯化,但其最主要的缺点是机械强度差,能承受的流速小,这大大限制了此类色谱填料在生物大分子领域的应用范围,尤其对分离时间有要求的如病毒分离纯化领域。
2、聚丙烯酸羟乙酯或聚丙烯酸羟丙酯的均聚或交联共聚微球由于侧链含有羟基,不仅具有较强的亲水水、良好的生物相容性及稳定的机械强度,且还便于进行化学修饰,近年来已逐渐吸引生物、材料、制药等领域科研人员的高度关注。目前文献报道主要采用悬浮聚合方法来合成聚甲基丙烯酸羟乙酯微球或者聚甲基丙烯酸羟丙酯微球(us4224427),但因此类单体与水互溶,常需要添加大量的盐如氯化钠、硫酸钠等以通过盐析效应来降低单体的水溶性,实现丙烯酸羟乙酯类单体或丙烯酸羟丙酯类单体与水发生相分离。但随着水中的盐含量的增加,单体相中的水含量会逐渐减少,可发生自聚成球或与交联剂发生共聚成交联微球。但是,当悬浮聚合过程中当单体转化率约20%时,液滴中溶胀有一定量的聚合物,液滴粘性增加,在此阶段过程中两液滴碰撞,特别容易粘在一起,团聚成块。另外,此类单体悬浮聚合还具有一定的局限性,如悬浮聚合的液滴较大,油滴的尺寸和尺寸分布必须通过搅拌速率来控制,这会导致油滴的尺寸分布很不均匀,在聚合过程不断发生油滴间的合并和油滴的破裂,导致球形度较差,成球率低等,难以控制,
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述不足,本发明的目的在于提供一种亲水性聚丙烯酸酯微球的制备方法:
2、本发明需用合适的试剂,通过将丙烯酸羟乙酯类或丙烯酸羟丙酯类单体中的侧链的羟基通过与硅烷偶联试剂化学键合,增加丙烯酸羟乙酯类或丙烯酸羟丙酯类单体侧链的长度及疏水性,从而降低其在水中的溶解度,可与油溶性交联剂互相混匀,然后在稳定相中发生悬浮聚合反应;聚合成球后,通过脱保护反应,将聚丙烯酸羟乙酯类微球或聚丙烯酸羟丙酯类微球侧链中羟基的保护基脱保护,从而得到聚丙烯羟乙酯类微球或聚丙烯酸羟丙酯类亲水性微球。
3、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
4、一种亲水性聚丙烯酸酯微球的制备方法包括以下步骤:
5、(1)油相的制备:称取2-100份的单体m1、35-100份的交联剂m2,1-200份的致孔剂p1,0.5-5份的引发剂i1于烧杯中,混合均匀,备用;
6、(2)稳定相的制备:称取0.5-3份的稳定剂w1加入到去200份的离子水中,升温至50~80℃,待稳定剂完全溶解后,即得到含稳定剂w1的水相溶液;
7、(3)聚合:称取0.5-2份的盐s1,0.05-0.1份阻聚剂z于于烧杯中,加入100-200份去离子水,溶解完全后转移至反应瓶中;将(2)中得到的稳定相转移至反应瓶中,搅拌均匀;将(1)中的油相溶液转移至反应瓶中,50-1000rpm搅拌转速下,升温至65-90℃,保温反应8-18h;反应结束后,降至室温,抽滤掉反应液,依次用甲醇或乙醇或丙酮、去离子水清洗;
8、(4)脱保护:将(3)中得到的微球,分散于溶剂中,用脱保护剂去除羟基保护基团,清洗干净后即得到表面含有羟基的亲水性的聚丙烯酸酯聚合物微球。
9、进一步的改进是:所述单体m1为结构式为其中r1为h、或ch3;r2为
10、进一步的改进是:所述交联剂m2为二甲基丙烯酸乙二醇酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯中的任意一种或两种以上的混合物。
11、进一步的改进是:所述引发剂i1为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸甲酯、偶氮二异丁基脒中的任意一种。
12、进一步的改进是:所述稳定剂w1为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素、β-环糊精中的至少一种。
13、进一步的改进是:所述的致孔剂p1为甲苯、异丁醇、环己醇、十二醇、液体石蜡中的任意一种或两种以上的混合物。
14、进一步的改进是:所述的阻聚剂z为亚硝酸钠、对苯二酚、对硝基苯酚钠中的任意一种或两种以上的混合物。
15、进一步的改进是:所述的盐s1为氯化钠、硝酸钠、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠中的任意一种或两种以上的混合物。
16、其中所述的脱保护试剂s2为盐酸/甲醇混合物、或盐酸/二氧六环混合物、或乙酸/四氢呋喃的混合。
17、本发明技术方案,具有如下优点:
18、本发明所述的一种亲水性聚丙烯酸酯微球是采用悬浮聚合法,是将羟基保护后的丙烯酸酯类单体与交联剂及致孔剂,通过自由基聚合成球后,然后通过脱保护试剂将保护基脱保护,而得到表面含有大量羟基的聚丙烯酸酯聚合物微球。本发明具有如下优点:合成方法简单,容易控制、避免使用大量的盐,减少聚合过程中因为液滴互相粘连发生的成块,便于放大生产等优点,在生物分离,生物医药检测等领域具有潜在的应用价值。
1.一种亲水性聚丙烯酸酯微球的制备方法,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种亲水性聚丙烯酸酯微球的制备方法,其特征在于所述的步骤(1)中的单体m1的结构为其中r1为h、或ch3;r2为
3.根据权利要求1所述的一种亲水性聚丙烯酸酯微球的制备方法,其特征在于所述的步骤(1)中的所述交联剂m2为二甲基丙烯酸乙二醇酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯中的任意一种或两种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种亲水性聚丙烯酸酯微球的制备方法,其特征在于所述的步骤(1)中的致孔剂p1为甲苯、异丁醇、环己醇、十二醇、液体石蜡中的任意一种或两种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种亲水性聚丙烯酸酯微球的制备方法,其特征在于所述的步骤(1)中所述的引发剂i1为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸甲酯、偶氮二异丁基脒中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种亲水性聚丙烯酸酯微球的制备方法,其特征在于所述的步骤(2)中稳定剂w1为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素、β-环糊精中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种亲水性聚丙烯酸酯微球的制备方法,其特征在于所述的步骤(3)中阻聚剂z为亚硝酸钠、对苯二酚、对硝基苯酚钠中的任意一种;所述的盐s1为氯化钠、硝酸钠、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠中的任意一种或两种以上的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种亲水性聚丙烯酸酯微球的制备方法,其特征在于所述的步骤(4)中的溶剂s2为盐酸/甲醇混合物、或盐酸/二氧六环混合物、或乙酸/四氢呋喃的混合。
9.根据权利要求1所述的一种亲水性聚丙烯酸酯微球的制备方法,其特征在于得到的微球平均粒径为50μm-600μm,平均孔径为10n-100nm。