[发明专利]一种尺寸均一可控的聚合物纳微球产品及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物纳微球产品及其制备方法，特别涉及一种尺寸均一可控的聚合物纳微球产品及其制备方法，具体涉及一种粒径均一、50微米以下的聚合物纳微球产品及其制备方法。

背景技术

聚合物微球具有良好的机械强度、优良的化学稳定性及其耐酸碱、易于修饰改性的优点，是一类非常好的多功能产品。近年来，聚合物纳微球在生物医药、环境、催化剂、功能材料等众多领域都得到了广泛的应用，如药物缓控释载体、生物分离微球介质、临床检测用微球试剂等。这些高附加价值的应用要求微球粒径均一、可控，且制备重复性好，否则会严重影响应用效果。而现有的微球制备技术很难产生尺寸均一的微球，且粒径不可控，批次重复性差；不但影响产品质量，而且需要繁琐的后处理和额外的分离设备，浪费了大量原料，造成产品价格昂贵。目前仅有的几种均一微球制备技术也很难实现微球的结构控制。因此，急需开发性能优异的粒径和结构都可控的，批次重复性好的均一聚合物纳微球产品及其制备技术。

目前高压匀浆、超声乳化等方法结合化学聚合法是制备聚合物纳微球的常用技术，但此类技术所制备的微球粒径不均一、不可控，批次重复性较差，产品质量达不到高附加值的要求。而现有均一聚合物微球的制备方法主要有分散聚合法、乳液聚合法、种子溶胀法等几种。

分散聚合法是在分散体系中配制有单体、分散剂及引发剂，为均相体系；聚合开始后，单体生成的聚合物不溶于分散体系，随着聚合物分子量的不断增大而逐渐从分散体系中沉淀出来而形成稳定的微球。典型的分散聚合法如CN101559344A所示，其公开了一种分散聚合制备ST/BA共聚微球的方法，其原料配方包括分散介质、分散剂、单体、引发剂，单体由苯乙烯和丙烯酸丁酯组成，将分散介质和分散剂加入到通氮气并带冷凝管的三口瓶中加热至70℃，后加入单体和引发剂反应12h，所制得微球粒径在1微米左右，固含量在10％以上。但该方法制备的微球结构比较单一，很难用于制备多孔或包有功能材料的多形态微球。

乳液聚合和无皂聚合法是一种用于制备亚微米级聚合物微球的常用方法。CN 101543758A公开了一种使用可聚合VIOLOGEN表面活性剂进行乳液聚合制备核-壳纳米抗菌聚合物微球的方法，使用既具有表面活性功能基团、又具有可聚合双键官能团、同时还具有抗菌功能基团的VIOLOGEN双阳离子可聚合表面活性剂，作为共聚单体在水或水与有机溶剂的反应介质中进行稳定乳液聚合，通过一步加料或分段加料制备表面共价键接抗菌基团的纳米、核-壳聚合物微球。该技术也难以一步实现微球结构的控制。

种子溶胀法是Ugelstad等建立的一种制备均一微球的方法，首先利用乳液聚合等方法制备出均一的小粒径微球，再经过一步或多步溶胀过程来制备成所需粒径的聚合物微球。CN 101058614A公开了一种极性种子溶胀法制备微米级磁性聚合物微球的方法，包括以下步骤：(1)利用高分子聚合方法合成0.05～8MM，数粒度分布CV小于10％的单分散的聚乙烯基吡啶、聚甲基丙烯酸烷基酯、聚丙烯酸烷基酯、聚甲基丙烯酸非烷基酯、聚丙烯酸非烷基酯的均聚物或者共聚物极性种子；(2)将极性的带双键的羧酸酯类单体、自由基引发剂、交联剂和造孔剂混合后做为有机物相加入到溶解有分散稳定剂、可溶性盐、阻聚剂的水相中，经过超声强化分散30分钟制备成直径不超过0.3mm的乳液液滴；(3)将步骤(1)的种子和步骤(2)的乳液液滴于室温下混合搅拌12～24小时，有机物相经过水分散介质吸收到种子中，加热到70℃聚合24小时，先后用水/丙酮洗涤/分散4次，再干燥得羧酸酯聚合物微球；(4)步骤(3)的羧酸酯聚合物微球在碱性条件下进行水解得到带羧基的聚合物微球；(5)将步骤(4)中的聚合物微球加入到Fe²⁺/Fe³⁺混合离子水溶液中，在室温下搅拌30分钟～12小时，然后洗掉多余的Fe²⁺/Fe³⁺离子，加入浓氨水，调整pH到10～14，反应24小时，然后离心洗涤即得到多孔微米级磁性聚合物微球。该方法的制备过程繁琐，费时费力造成产品成本高、价格昂贵，难以大规模应用。

针对传统制备方法的不足及尺寸均一可控的聚合物微球制备困难的关键问题，本发明的发明人发展了直接膜乳化-悬浮聚合技术制备均一聚合物微球。