[发明专利]一种基于β-环糊精聚合物的规整纳米微球的制备方法

说明书

一种基于β‑环糊精聚合物的规整纳米微球的制备方法，纤维素纳米晶体、β‑环糊精和四氟对苯二腈混合溶剂中三元共聚制备得到规整的纳米微球(NCC‑CDP)，兼具β‑环糊精和四氟对苯二腈二元介孔聚合物的吸附特性，同时获得规整的形貌。在手性分离、药物传递、吸附分离等领域具有广阔应用前景。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种基于β-环糊精聚合物的规整纳米微球的制备方法。

背景技术

β-环糊精由于特异性结构特征和物理化学性质，已成为构筑各种功能材料的优良结构单元。β-环糊精在水中能与含疏水基团的芳环有机分子形成包合物，广泛应用于环境污染物的吸附与萃取、水不溶性药物分子的包合与增溶、水相有机合成反应的促进与催化等领域。同时β-环糊精分子中富含羟基，可以借助羟基的化学反应，选择性地对β-环糊精进行化学修饰，提高性能，拓展应用领域。

β-环糊精能包合有机污染物可形成良好的主-客体复合物，但相比传统的活性炭，交联的β-环糊精聚合物比表面积较低且去除性能下降。文献报导中将β-环糊精与四氟对苯二腈进行共聚，能生成了一种高比表面积β-环糊精介孔聚合物。它能迅速包合各种有机微污染物，吸附速率常数比活性炭和无孔β-环糊精吸附材料的吸附速率常数高15到200倍(Nature.2016,1, 190–194)。以此反应体系为基础，通过添加适量的酸解制得的纤维素纳米晶体，溶剂由有机相变为有机和水混合体系，从而制得基于β-环糊精的聚合物规整纳米微球。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于β-环糊精聚合物的规整纳米微球(NCC-CDP)的制备方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

(1)酸解法制备纤维素纳米晶体(NCC)。将7.0g微晶纤维素分散在70mL 64％H₂SO₄(质量比)中水解，45摄氏度下剧烈搅拌90分钟，用400mL的冰水稀释使其停止水解，静置沉降，倒出上层液，下层离心，蒸馏水洗涤，再离心，循环3次，将所得的白色胶体状产物置于透析袋中透析，不断更换透析水，直至pH在1h内恒定，过程需要4～6天，将透析袋中胶体进行超声10min处理，最终将得到的NCC冷冻干燥，保存于冰箱。

(2)基于β-环糊精聚合物的规整纳米微球的制备。将0.11g四氟对苯二腈(TFP)置于 35mL密闭反应管中(带有磁力转子)，加入四氢呋喃(THF)/N,N-二甲基甲酰胺(DMF)(9:1v/v)混合液20mL，密闭搅拌10min，再将0.25gβ-环糊精(β-CD)、0.35g碳酸钾(K₂CO₃) 置于4mL水中，搅拌10min后，逐滴加到上述反应管中，密闭，最后把0.03g纤维素纳米晶体NCC置于2mL超纯水中超声分散30min后，也逐滴加到反应管中，通入氮气2～3分钟，停止通入N₂，密闭，在转速为500rpm，温度维持在85℃条件下，反应48小时，取出反应管冷却，进行离心分离，用1M HCl中和多余K₂CO₃至无气泡产生，再水洗和离心3次，将得到的产物在200mL超纯水中活化1天，离心后，再冷冻干燥，可获得最终产物基于β- 环糊精聚合物的规整纳米微球。

本发明的有益效果是：利用纤维素纳米晶体、β-环糊精和四氟对苯二腈进行三元共聚，制备得到基于β-环糊精聚合物的规整纳米微球。提供了一种简单地制备规整纳米微球的方法。此材料在手性分离、吸附分离等领域表现出极大的应用前景。

附图说明

图1为β-环糊精和四氟对苯二腈二元共聚物的场发射扫描电镜图

图2为纤维素纳米晶体、β-环糊精和四氟对苯二腈三元共聚物的场发射扫描电镜图

具体实施方式