[发明专利]一种两亲性共聚物自组装复合纳米银粒子的方法

说明书

本发明提供一种两亲性共聚物自组装复合纳米银粒子的方法。该方法是：采用一种自制的玻璃毛细管三维微流控装置，将两亲性嵌段共聚物和合成纳米银粒子一同引入微流控的微通道中，在聚焦水动力及毛细管力的驱使下使两亲性嵌段共聚物与纳米银粒子自组装复合在一起，得到两亲性嵌段共聚物与银纳米粒子的复合胶束。通过改变微流控水动力条件(外相水流速)，进一步优化共聚物胶束与纳米银粒子的复合效果。本发明具有设备制作简单，组装复合过程可控性较好，可通过调整微流控条件优化复合效率等优点，且该方法适用于多种两亲性共聚物及金属纳米粒子，应用范围较广。

技术领域

本发明属于功能材料、高分子材料及生物材料领域，尤其是涉及到聚合物与金属粒子的复合材料的复合方法。

背景技术

两亲性嵌段共聚物基于其特殊的单体组成及特定的结构序列使其分子能够在水溶液和其他溶剂中，通过非共价键相互作用而自发组装成结构明确且具有特定功能的自组装聚集体。这些自组装聚集体一般都具有刺激响应性，比如温敏性、光敏性及pH敏感性等。这些特殊的刺激响应性在光感、载药及控制释放等领域都有着很重要的应用前景。银纳米粒子是一种银单质的特殊的存在形式，这种单质银的尺寸一般在几纳米到几百纳米之间。银纳米粒子具有优异的性能，比如催化、导电、光学及杀菌作用等。但是，银纳米粒子具有独特的性能同时也有较明显的缺点。纳米单质银在空气中很容易被氧化，且相互之间容易团聚失去原有的特性。因此，在保留纳米单质银优异的性能的同时，克服其自身的缺点在纳米单质银的实际应用上具有深远的意义。近年来，关于两亲性共聚物的研究主要集中在自组装方面。两亲性共聚物由于其出色的自组装特性，在选择性溶剂中能够自组装成核-壳结构的胶束，纳米银粒子通过疏水改性后能够进入胶束的核中，形成一种有机无机复合材料。而且这种自组装胶束具有特殊的刺激响应性能，在一定的条件下又可以将包裹在胶束中的纳米银释放出来。因此这种由共聚物胶束包裹着的纳米银不仅保留了其优异的特性，还解决了其自身易氧化、团聚的缺点。

关于聚合物和纳米金属粒子的复合材料的研究也被大量的报道过，由于聚合物与纳米金属粒子形成的复合材料在保留着聚合物自身的优异性质的基础上充分发挥了金属纳米粒子的特殊性，所以被广泛研究。如今，聚合物纳米金属粒子复合材料的制备方法主要有以下几种：原位复合法、层间插层法、溶胶凝胶法、共混法、大分子自组装法及辐射合成法。上述几种方法除了大分子自组装法外，其它方法都很难应用于制备具有刺激响应性能，可包裹和控制释放纳米银粒子的聚合物/纳米银粒子的复合材料。这几种方法只适用于聚合物基纳米复合增强材料的制备。其中大分子自组装法我们又将其分为传统自组装复合法和微流控自组装复合法。传统自组装复合法也有相应的研究，它是将共聚物与疏水改性后的纳米银一同溶于溶剂中，然后采用水诱导法进行自组装复合。此方法的不足之处为复合效率较低，且复合过程不易控制。与传统自组装复合方法相比，微流控自组装复合法可以通过操控水动力来控制共聚物与纳米银的扩散混合速度，优化共聚物与纳米银的组装复合条件进而提高共聚物与纳米银的复合效果。这种利用微流控的共聚物与纳米金属粒子的组装复合方法具有独特的优点。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：提供一种基于微流控技术的两亲性共聚物自组装复合纳米银粒子的方法，以便克服上述现有技术存在的缺陷。

本发明的技术原理：两亲性嵌段共聚物在水溶液或选择性溶剂中具有良好的自组装性能，能够形成具有核壳结构及特殊功能的自组装聚集体。纳米银粒子具有很多优异的性能，但同时也有易氧化和团聚的缺点。而将纳米银粒子存储在两亲性共聚物自组装胶束的核中，是纳米银粒子很好的一种分散保护的方式。且这种胶束具有一定的刺激响应性能，在需要的时候又可以将纳米银释放出来。微流控一种微流控是一种在小尺寸(微米级)的管道中来处理或操控微量流体的新方法，该方法将流动的流体局限于横截面只有几百微米的微通道中，从而为精确、定量和迅速地处理流体提供一个相对理想的环境。我们将水作为外相，将含有共聚物分子和纳米银粒子的溶液作为内相，通过改变流速来控制共聚物和纳米银的扩散，进而控制共聚物与纳米银粒子的组装复合。

本发明为解决上述技术问题提供以下的技术方案：