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分散聚合法制备含环氧基团的磁性高分子微球

第10卷第2期

2011年3月杭州师范大学学报(自然科学版)()JournalofHanzhouNormalUniversitNaturalScienceEdition      gyVol.10No.2Mar.2011:

/DOI10.3969232X.2011.02.011.issn.1674-j

分散聚合法制备含环氧基团的磁性高分子微球

2,温汉华1,梁媛媛1*,黄志坚1,谢 恬1

()杭州师范大学生物医药与健康研究中心,浙江杭州3杭州师范大学材料与化学化工学院,浙江杭州31.10012;2.10036

)、摘 要:

在F以苯乙烯(甲基丙烯酸缩水甘油酯(为聚合单体,使用分散聚eStGMA)3O4磁流体的存在下,

/,合法制备了含有环氧基团的磁性高分子微球P(使用红外光谱(和扫描StFeIR)X光散射仪(XRD)-GMA)3O4,

/电镜(表征了P(利用磁学性质测量系统测定了其磁学性质.探讨了SEM)StFe-GMA)3O4的结构和颗粒形貌,

/单体、磁流体、引发剂以及稳定剂用量对P(结果表明,所制备的P(StFeSt-GMA)-3O4粒径和形貌的影响.

//粒径均匀且1~5μ其饱和磁化强度可达GMA)Fem可控,P(StFe-GMA)3O4外形规整,3O4具有超顺磁性,

/;/、随着单体中GMA含量增加,并随着S磁流体和引发剂含量增16.4emuP(StFet-GMA)g3O4的分散性变差,

//加,随着稳定剂用量的增加,P(StFeP(StFe-GMA)-GMA)3O4粒径变大,3O4的粒径减小.

关键词:

环氧基团;磁性高分子微球;分散聚合;超顺磁性

中图分类号:

TB34     文献标志码:

)文章编号:

1674232X(201102014105---

磁性高分子微球是将无机磁性纳米粒子与高分子材料结合形成的复合微球,具有磁响应性,即在磁场

—C—NH2、—OH、—CHO等,作用下,可发生定向的富集;且表面含有可反应的功能基团,如:

因OOH、

此在细胞分离和亲和提纯、固定化酶、靶向药物、分析检测、免疫测定、核磁共振成像的造影等生物医学和

]15-生物工程领域有着广泛的应用前景[.

单体聚合法是目前研究得最多、并且被广泛采用的磁性高分子微球制备方法,按照聚合方式主要分为

]]678]910--、,悬浮聚合法[和分散聚合法[乳液聚合法制备的磁性高分子微球粒径小(乳液聚合法[.1μm)<0.

步骤复杂且产物中留有乳化剂等杂质难以完全除净,在生物医药领域的应用受到限制;悬浮聚合适宜制备粒径较大的磁性高分子微球,但粒径分布较宽,且磁性粒子在高分子微球中分布不均匀,易制得不含磁性粒子的空白高分子微球;分散聚合方法可以用于制备粒径在0.1~10μm范围粒径分布均匀的磁性微球,

[11]其粒径大小可通过单体配比、稳定剂含量等多个因素进行调控.

在此采用分散聚合法,在磁流体存在下,以苯乙烯,甲基丙烯酸缩水甘油酯为单体,偶氮二异丁腈为引发剂,聚乙烯吡咯烷酮为稳定剂,乙醇为溶剂进行聚合,制备了含有环氧基团的苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘

/、、油酯二元共聚物磁性高分子微球P(采用扫描电镜(红外光谱(StFeSEM)FTIR)X光散射-GMA)3O4.

收稿日期:

20101104--

)基金项目:

杭州师范大学科研启动基金项目(YS05203117.

,作者简介:

温汉华(男,江西吉安人,有机化学专业硕士研究生,主要从事生物医用高分子材料合成与应用研究.1971—)

*,:

通信作者:

梁媛媛(女,四川德阳人,助理研究员,博士,主要从事生物医药高分子材料合成与应用研究.1980—)E-mailliangyy@hznu.edu.cn

142杭州师范大学学报(自然科学版)2011年 

、仪(磁学性质测量系统等对其形貌、结构、磁性能等进行表征.并探讨各种反应因素包括单体、磁流XRD)

/体、引发剂以及稳定剂用量等对P(StFe-GMA)3O4粒径的影响.

1 实验部分

1.1 主要试剂

)(,苯乙烯(上海凌峰化学试剂有限公司,化学纯,减压蒸馏除去阻聚剂后使用)甲基丙烯酸缩水甘St

(,(油酯(上海晶纯试剂有限公司,减压蒸馏除去阻聚剂后使用)偶氮二异丁腈(国药集团化GMA)AIBN)

,)(,用乙醇重结晶后使用)聚乙烯吡咯烷酮(上海晶纯试剂有限公司)油酸钠(国药学试剂有限公司,K30-

,,乙醇、氯化铁、氯化亚铁(天津大茂化学试剂厂)氨水(杭州瓶窑和顺化工试剂集团化学试剂有限公司)

厂).

1.2 Fe3O4磁流体的制备

氮气保护下,在5将0.用00mL三颈瓶中,02mol氯化铁和0.15mol氯化亚铁溶于200mL纯水中.质量分数2反应结束后,经磁分离和纯水洗5%的氨水将溶液的p0,60℃下反应30min.H值调节至9~1

,然后分散到4加入0.最后用盐酸调节p涤至中性,00mL纯水中,25g油酸钠,90℃下机械搅拌30minH

至6左右,形成Fe3O4磁流体.

/1.3 P(StFe-GMA)3O4磁性高分子微球的制备

,在5超声10mL上述制备的磁流体加入90mL无水乙醇,0.4gK300min混合均匀后转移到250mL- 

、三颈瓶中,依次加入4m机械搅拌,通入氮气4反应LSt1mLGMA、0.09gAIBN、5min后升温到75℃,   

将反应的混合液进行磁分离后分别用乙醇和二次水各洗涤3次,真空干燥,得到棕色的粉末,即24h.

/P(StFe-GMA)3O4磁性高分子微球.

1.4 测试与表征

/采用N美国)对P(采用Sexus670傅立叶变换红外光谱(StFeirion100 -GMA)-3O4结构进行表征;

(荷兰)场发射扫描电子显微镜观察微球的形貌,以1用00个微球作为测量对象计算微球的平均粒径;//日本)观察P(用带有超导量子干涉仪DMAX2200VPCX光散射仪(StFe  -GMA)3O4的晶体形态;

(/的X美国)测定了P(SQUID)I7磁性测量系统(StFe00K下的磁滞曲线.--GMA)3O4在3

2 结果与讨论

/2.1 P(StFe-GMA)3O4

的红外分析

/图1是P(StFe1253、-GMA) 3O4的红外光谱图,

912和861cm-1处的吸收峰是环氧基团的特征吸收峰,

1494,758,699cm-1是苯乙烯的特征吸收,1718cm-1  

是羰基的特征吸收峰,这说明GMA已和St发生了共

—O键的特征吸收峰,在5聚.71cm-1处的吸收峰为Fe

说明高分子微球中含有Fe3O4.

/2.2 P(StFe-GMA)3O4的形貌分析

图2为磁性复合微球的S磁性复合微球外EM图,

形态规则,粒径均匀,平均粒径为2.观呈球形,19μm.

/2.3 P(StFeRD分析-GMA)3O4的X/图1 P(StFe-GMA)3O4的红外光谱图/Fi.1 TheFTIRsectrumofP(StFe    -GMA)3O4gp

/图3是P(可以明显观察到F分别对应其晶胞的StFeRD图,e-GMA)3O4的X3O4的特征衍射峰,

[2],/说明P(220、311、400、511、440面1StFee-GMA)3O4中含有F3O4晶相.

 第2期温汉华,等:

分散聚合法制备含环氧基团的磁性高分子微球143

/2.4 P(StFe-GMA)3O4的磁响应性

/图4是P(从图4中可以看出,外磁场从-1StFe00K时的磁滞回线.0KOe到-GMA)3O4在温度为3

//说明合成所得的P(10KOe的循环扫描中,P(StFeSt-GMA)-GMA)3O4磁滞回线均重合为一条曲线,

[13],//其饱和磁化强度为1图5给出了P(Fe6.4emuStFe.-GMA)g3O4呈现超顺磁性3O4在磁场作用下

的照片.当无外加磁场时,分散液为黑褐色的均一分散体系,当在分散液旁外加一永磁体(时,6000G) 

/约1m撤去磁场后并剧烈振动溶液,P(StFein溶液变得澄清,-GMA)3O4在磁铁附近快速富集,

//说明P(P(StFeStFe-GMA)-GMA)3O4又重新分散在溶液介质中,3O4具有较好的磁响应性

/2.5 影响P(StFe-GMA)3O4性能的因素分析

2.5.1 单体用量

/图6为其他各物质的量不变,只改变GMA的量时,得到的P(从图6可StFeEM图.-GMA)3O4的S

看出,磁性复合微球形状不规整,且粘结在一起,随着GMA比例的减GMA和St投料体积比为1∶1时,

小,微球的形状越来越呈现圆形、规整、且分散性越好,当GMA与S可得到分散性t的体积比为1∶4时,

好、形状规整的磁性复合微球.原因可能是P形成的磁性微球的强度不够,易GMA的分子链段刚性不强,

粘结在一起;而聚苯乙烯分子链的刚性较强,当增加苯乙烯的量时,刚性的苯乙烯分子链段的增多使得整

14]个磁性微球的刚性增强,这样就不容易粘连在一起,从而形成规整球形的磁性高分子微球[.

/图7为S由图7可见,在保持其他试剂用量不变t单体用量与P(StFe-GMA)3O4粒径的关系曲线.

144杭州师范大学学报(自然科学版)2011年 

/的情况下,随着单体S所得P(并且对平均粒径的影响比较t浓度的增大,StFe-GMA)3O4的粒径也增大,

显著,这是因为当体系中S体系的粘度增大,从而磁性高分子微球析出的临界粒径增大,并t用量增加时,

[15]

/且析出的每个核有足够的单体供其长大,因此P(StFe.-GMA)3O4的粒径变大

2.5.2 磁流体的用量

//图8是磁流体的用量和P(由图8可见,StFeP(StFe-GMA)-GMA)3O4平均粒径的关系曲线.3O4

的粒径随着磁流体的用量增加而增大.这可能是由于随着磁流体用量的增加,聚合体系中将形成大量的聚合物乳胶粒子,在稳定剂用量一定时,粒子之间的聚集趋势增加,最终导致获得的磁性高分子微球的粒径

16]变大[.

2.5.3 引发剂的用量

/图9是P(从图9可看出,增加引发剂AStFeIBN的用-GMA)3O4的粒径和引发剂用量的关系曲线.

/量会导致P(这是由于增加A体系中的活性链就会随之增加,因StFeIBN的用量,-GMA)3O4粒径增大.

此几个核碰撞在一起会形成较大核的几率增大,最终导致粒径变大.但引发剂的含量不能太大,否则反应后的混合物中会出现大量的凝聚物

 第2期

2.5.4 

稳定剂的用量温汉华,等:

分散聚合法制备含环氧基团的磁性高分子微球145

/图10是稳定剂K30的用量和P(StFe--GMA)3O4粒径的关

/系曲线,从图1随着K0可看出,30量增加,P(StFe--GMA)3O4粒

径减小.这可能是因为随着K每核分得的稳定剂增30用量的增加,-

多,几个核聚集在一起形成了较大核的几率下降,因此最终

(/但是如果稳定剂的含量太高,也会造成PStFe-GMA)3O4粒径变小.

(/体系的粘度增大,最终使得PStFe-GMA)3O4的粒径反而增大.

3 结 论

)共沉淀法制备的F1e3O4无机纳米粒子和油溶性单体的亲合力

差,该实验采用油酸对其表面进行改性,通过分散聚合得到了含有环图1/0 稳定剂用量和P(StFe-GMA)3O4

(/当GMA和S氧基的磁性微球PStFet的投料体积比为粒径的关系-GMA)3O4.

(/粒径均匀的PFi.10 Effectofstabilizerontheaverae1∶4时可得到外形规整的、StFe     gg-GMA)3O4.

/sizeofP(StFe)单体、/  -GMA)3O4磁流体、引发剂、稳定剂的用量对P(StFe2-GMA)3O4

/的平均粒径都会产生影响,通过改变这些物质的用量可控制P(StFem范围-GMA)~5μ3O4的粒径在1

之内.

)通过该方法制备的P(//其饱和磁化强度可达13StFe6.4emu.-GMA)g3O4具有超顺磁性,

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(下转第173页)

 第2期陶利民,等:

基于多元联系数集对分析模型的高校实验教学质量评价173

EvaluationofUniversitExerimentalTeachinualitBasedon    Qyypg   

SetPairAnalsisModelwithMultiElementConnectionNumber     -  y

123,TAOLiinXUZhenzhen -m -,

(,H,H;1.HanzhouInstituteofServiceEnineerinanzhouNormalUniversitanzhou310012,China       ggggyg

,,H;2.ColleeofInformationEnineerinZheianUniversitofTechnoloanzhou310023,China     gggjgygyg  

,H)3.AcademofArtDesin,ZheianA &FUniversitanzhou311300,China    ygjgyg  

A,aerAbstractccordintothefeaturesofexerimentalteachinthisanalzedandascertainedtheevaluationindex            ppgpgy 

,ofexerimentalteachinualitsetuanewcomrehensiveevaluationmodelbasedonsetairanalsismodelwithsstem               pgqypppyy  

,multielementconnectionnumberandresearchedontheevaluationresultswhicharereasonableandreliablebexamles-              yp 

rovidedanew methodsandideasforcomrehensiveevaluationofuniversitexerimentalteachinualit.          ppypgqy  

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PrearationofManeticPolmerMicroshereswithEoxGrousb       pgyppypy 

DisersionPolmerization yp

,12111,,HUAN,uanianWEN HanhuaLIAN YuanFZhiXIETian--y - j

(,H,H;1.CentreofBiomedicineandHealthanzhouNormalUniversitanzhou310012,China       gyg

,,H,H)2.ColleeofMaterialChemistrandChemicalEnineerinanzhouNormalUniversitanzhou310036,China       gygggyg 

U),Abstractsinstrene(StandGMA)asmonomerstheexerimentsnthesizedthemaneticlucidlmethacrlate(      gypyggyy 

/olmerrousolmerizationresencemicrosheresP(StFeitheoxbdisersionintheofa  -GMA)        pygppypppyyp3O4w  

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