反相细乳液聚合制备纳米空心反应器的方法

摘要

本发明属于反相细乳液分散、微波聚合和催化领域，利用细乳液的特性形成纳米空心反应器前驱体，然后采用微波实现了单体的选择聚合；提供了一种采用反相细乳液和微波聚合的方法形成纳米空心反应器的方法；再通过滴加的方法在纳米反应器中实现医药材料的负载。

说明书

技术领域

本发明属于反相细乳液分散、微波聚合和催化等领域，具体涉及采用反相细乳液和微波聚合的方法形成纳米空心反应器；并通过滴加方法在纳米反应器中实现医药功能材料的负载。

背景技术

空心结构纳米材料由于具有特殊结构和形貌因此目前得到广泛重视。空心纳米反应器本质上是一种特殊核/壳结构复合材料，空心部分可作为反应器制备多种纳米尺寸的磁电、光电、催化和生化医学材料。制备空心纳米材料可采用模板法、聚合物胶束以及微乳液滴等；另外超声技术及自组装技术等也被引入到空心球的制备方法中,合成出了包括半导体、金属氧化物和高分子聚合物负载等多种材料的纳米空心反应器。这些方法存在制备步骤复杂、后处理过程需要去除大量的乳化剂和制备的空心材料尺寸不均一等问题。

细乳液是较为特殊的胶束分散体。细乳液聚合中，单体液滴是主要成核点，进而成为主要聚合场所，单体在水相的扩散不再是聚合反应的必要条件。在细乳液研究中液滴尺寸及成核机理的控制是重要方面，直接影响着细乳液聚合动力学和聚合物分散体的性质。乳化剂在液滴表面形成覆盖层，控制液滴大小且阻止液滴间的聚并，强憎水性的助稳定剂所产生的渗透压，可以有效抑制Ostwald熟化效应(即单体从小液滴向大液滴自发扩散而使分散体系失稳)，从而形成动力学稳定的单体细乳液。

发明内容

微波化学可以实现分子水平的反应，速度可以提高到常规方式的十倍至万倍；而且由于不同物质受微波辐照后的响应不相同，可以使反应具有选择性。因此以细乳液方法形成稳定的细乳液液滴，再结合微波照射方法，选择性的使细乳液液滴中不同的单体聚合，从而制备了纳米空心反应器；并通过滴加的方法在纳米反应器中实现医药功能材料的负载。

本发明的目的是采用反相细乳液和微波聚合的方法形成纳米空心反应器；再通过滴加的方法在纳米反应器中实现医药材料的负载。

本发明纳米空心反应器的制备按照下述步骤进行：

(1)稳定细乳液胶体的制备：

室温下，将定量的盐溶液、甲基丙烯酸羟乙酯和丙烯磺酸钠加入去离子水中形成水相，水相和油性溶剂混合后用磁力搅拌机搅拌15min进行预乳化，再用450W超声细胞粉碎机90％功率超声5min(冰水冷却)，得到稳定的细乳液。

其中，步骤(1)中所述盐为水溶性盐，如氯化钠、氯化钙、硫酸钠和硫酸钾等；盐溶液的质量浓度为5％；盐溶液、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯磺酸钠、去离子水和油性溶剂的质量比为3:10-20:5:100:500；油性溶剂为苯系列溶剂如甲苯和烷类溶剂如环己烷、正己烷或正庚烷混合溶剂，苯系列溶剂和烷类溶剂质量混合比例为50:50。

(2)纳米空心反应器的合成：

在搅拌作用下，将步骤(1)制备的稳定细乳液置于一定频率的微波环境照射，经过一定时间后，体系形成乳白色，室温下继续反应。最终形成含有纳米空心反应器的稳定胶体。

步骤(2)所述方法中的微波使用频率为10-50GHz，照射时间为10-120分钟；搅拌速率为100转/分钟。

本发明还提供了一种纳米空心反应器的应用，所述纳米空心反应器用于负载医药功能材料。

所述医药功能材料的负载方法如下：

将一定浓度的功能性材料的水溶液慢速滴加至微波聚合合成的含有纳米空心反应器的胶体中，胶体维持在一定温度，至纳米空心反应器吸收功能性材料后即形成功能材料负载。

上述功能性材料为水溶性肝纳素，其质量浓度为2-5％，水溶性肝纳素质量总量与步骤(1)可溶性盐溶液比例为1:1；滴加速度为0.5克/分钟。胶体温度维持在60℃，吸收时间2-5小时。

有益效果：

本发明采用反相细乳液和微波聚合的方法形成纳米空心反应器；并通过滴加的方法在纳米反应器中实现医药功能材料的负载。具有以下优点：

1、利用细乳液的特性形成纳米空心反应器前驱体，粒径可控且分布均一；

2、采用微波实现了单体的选择聚合，可明显缩短反应时间且反应温度温和；

3、通过滴加方法可以方便实现医药功能性材料在空心反应器内的负载。

附图说明

图1为实施例1合成的纳米空心反应器的电子透射电镜图片。

具体实施方式

下面结合实例，对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

(1)稳定细乳液胶体的制备：

室温下，将3克5％的氯化钠溶液、10克甲基丙烯酸羟乙酯和5克丙烯磺酸钠加入100克去离子水中形成水相。水相和250克甲苯以及250克环己烷油性溶剂混合后用磁力搅拌机搅拌15min预乳化，450W超声细胞粉碎机90％功率超声5min(冰水冷却)，得到稳定的细乳液。

(2)纳米空心反应器的合成：

在100转/分钟搅拌作用下，将步骤(1)制备的稳定细乳液置于10GHz频率的微波环境照射，经过120分钟后，体系形成乳白色，室温下，继续反应。最终形成含有纳米空心反应器的稳定胶体。

图1为实施例1形成的纳米空心反应器的电子透射电镜图片，由图片可以看出：粒子形态完整且均一，平均粒径50纳米。

(3)纳米空心反应器负载肝纳素：

将质量浓度为2％的肝纳素水溶液以0.5克/分钟的速度慢速滴加至步骤(2)微波聚合合成的含有纳米空心反应器的胶体中，滴加总量为3克。胶体维持在60℃温度。纳米空心反应器吸收功能性材料2小时后即形成纳米空心反应器负载肝纳素。

实施例2

(1)稳定细乳液胶体的制备：

室温下，将3克5％氯化钠溶液、20克甲基丙烯酸羟乙酯和5克丙烯磺酸钠加入100克去离子水中形成水相。水相和250克甲苯以及250克正庚烷油性溶剂混合后用磁力搅拌机搅拌15min预乳化，450W超声细胞粉碎机90％功率超声5min(冰水冷却)，得到稳定的细乳液。

(2)纳米空心反应器的微波聚合合成：

在100转/分钟搅拌作用下，将步骤(1)制备的稳定细乳液置于50GHz频率的微波环境照射，经过10分钟后，体系形成乳白色室温下，继续反应。最终形成含有纳米空心反应器的稳定胶体。

(3)纳米空心反应器负载肝纳素：

将质量浓度为5％的肝纳素水溶液以0.5克/分钟的速度慢速滴加至步骤(2)微波聚合合成的含有纳米空心反应器的胶体中，滴加总量为3克。胶体维持在60℃温度。纳米空心反应器吸收功能性材料5小时后即形成纳米空心反应器负载肝纳素。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的修改都应该在本发明的保护范围之内。