[发明专利]毫米级官能团化核壳结构磁性颗粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于磁分离材料领域，具体地，本发明涉及一种毫米级、悬挂反应性官能团核壳结构的磁性颗粒的制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展及应用，磁性材料与高分子材料的复合即磁性高分子材料，特别是高分子磁颗粒成为新材料研究中最具活力的研究方向。高分子磁颗粒由于其具有超顺磁性的特点，在磁场作用下容易从介质中分离，而且表面富含功能基团(如-OH，-COOH，-NH₂等)可结合各种酶、抗体、细胞等生物质，因而在蛋白分离、免疫检测、靶向给药、控制释放、酶固定化和细胞的分离等领域都具有广泛的应用前景。特别是在免疫检测领域，以磁颗粒作为固相载体接枝抗体抗原等生物质，可以使检测的过程操作变得简单省时。另外，磁颗粒在外加磁场下会相应产生磁信号，这也可以作为免疫检测的信号来源，而无需繁琐的后续显色等操作来检测样品含量。总之，基于磁球的免疫检测，不管是在前期样品的分离富集，中期参与反应的大比表面积，还是后期信号的检测，都可以达到特异性高、灵敏度强的优点。

当前，粒径为纳米级别(1-100nm)的高分子磁颗粒是当前最受关注的研究热点，但是上述高分子磁颗粒在应用过程中具有一些问题，例如，由于小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应的存在，纳米颗粒表面原子与内部原子所处环境不同，具有较高表面能，不饱和性、不稳定性，导致纳米颗粒团聚，使其性能下降，影响其使用；又比如纳米磁颗粒的表面原子极具活性，在空气中很容易被氧化，使饱和磁感应强度降低；而且，对于纳米磁颗粒材料来说，电阻率很小(10^-8Ω·m)，感应电流大，涡流损耗和趋肤效应(skin effect)也较大，阻碍其广泛应用。

综上所述，本领域尚缺乏一种不易发生团聚、氧化，应用范围广的高分子磁颗粒及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种不易发生团聚、氧化，应用范围广的高分子磁颗粒及其制备方法。

本发明的第一方面，提供了一种毫米级核壳结构磁性颗粒的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(A)提供一热塑性塑料内核，其中，所述的热塑性塑料内核为塑料球；

(B)将磁粉与所述热塑性塑料内核混合，升温至T₂，进行保温后，缓慢降至室温，得到内核-磁粉层颗粒；其中，T₂=(所述热塑性塑料内核熔融温度T₁+(5-30)℃)，所述升温的速率≦3℃/min；和/或所述降温的速率≦1.5℃/min；

(C)用所述内核-磁粉层颗粒与聚合单体、交联剂和引发剂进行聚合包被，得到内核-磁粉层-聚合包被层颗粒；其中，所述的聚合单体、交联剂和引发剂的摩尔比为：聚合单体：交联剂：引发剂=100：8-12:0.5-3；或

在所述内核-磁粉层颗粒上喷涂聚合物溶液，得到内核-磁粉层-聚合包被层颗粒；

和任选的步骤(D)将所述的内核-磁粉层-聚合包被层颗粒与官能团化单体进行反应，得到所述的核壳结构磁性颗粒。

在另一优选例中，所述的步骤(B)在无氧条件下进行。

在另一优选例中，所述的步骤(B)中，所述的磁粉为冻干磁粉。

在另一优选例中，所述的步骤(B)中，所述的升温在反应器旋转条件下进行。

在另一优选例中，所述的步骤(B)中，所述的保温时间为5min-1h，较佳地为10-30min，更佳地为15-25min。

在另一优选例中，所述的保温指控制温度范围在(T₂±5)℃，较佳地控制温度范围在(T₂±2)℃，更佳地控制温度范围在(T₂±1)℃。

在另一优选例中，所述的室温是环境温度，较佳地为4-30℃。

在另一优选例中，所述步骤(C)中聚合包被的反应条件如下：

(a)将磁颗粒放于反应容器中，加入聚合单体、交联剂和引发剂浸泡1-16h，然后升温至30-130度，无氧水溶液中搅拌反应1-16h后，通过磁分离，大量水清洗3-10次，干燥至恒重；或

(b)将磁颗粒放入反应容器中，用喷雾器将聚合物有机溶液喷洒到不断翻滚的磁颗粒表面，然后进行干燥。

在另一优选例中，在所述步骤(a)中，缓慢升温(升温速率为≦3℃/min)至30-130℃。

在另一优选例中，在所述步骤(b)中，所述干燥包括：在真空条件或吹气的条件下干燥磁颗粒，放于干燥器中保存。

在另一优选例中，所述步骤(D)在酸性或碱性的溶液体系中进行。