一种制备稳定单分散交联聚苯乙烯磁性微球的方法

技术特征：
1.一种制备稳定单分散交联聚苯乙烯磁性微球的方法，其特征在于以羧基化交联聚苯乙烯微球为模板，将微球模板在良溶剂中室温下溶胀过夜后，加入油酸包覆的四氧化三铁纳米粒子超声，使四氧化三铁纳米粒子负载到溶胀的微球模板上形成微球组装体，然后用不良溶剂收缩微球组装体；随后通过正辛基三甲氧基硅烷otms在微球组装体表面发生水解缩合反应，实现微球组装体从有机相到水相的相转移，即是由表面疏水性向表面亲水性转变，接着通过正硅酸乙酯teos在其表面水解生长二氧化硅壳层，制得表面包覆有二氧化硅层的交联聚苯乙烯磁性微球，即制备完成。2.如权利要求1所述的一种制备稳定单分散交联聚苯乙烯磁性微球的方法，其特征在于所述羧基化交联聚苯乙烯微球的制备方法为：将聚乙烯吡咯烷酮按照1g:60~80ml的固液比溶解在体积比8~10:1的乙醇-水混合液中，在氮气保护氛围下，升温至65-75℃后，加入苯乙烯、偶氮二异丁腈和丙烯酸，250-300 rpm下搅拌反应3~5h后，逐滴加入溶有二乙烯基苯的无水乙醇，滴加完毕后，反应溶液继续搅拌，反应时长为20~30h；待反应结束后，离心分离出固体并用乙醇洗涤数次，最后将合成的聚苯乙烯微球干燥，即制备完成；其中，聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯、偶氮二异丁腈、丙烯酸和二乙烯基苯五者的投料比为（0.6~0.8）g：（6~7）ml：（0.07~0.09）g：（0.15~0.3）ml：（0.6~0.7）ml。3.如权利要求1所述的一种制备稳定单分散交联聚苯乙烯磁性微球的方法，其特征在于所述油酸包覆的四氧化三铁纳米粒子的制备方法为：将铁盐、十二烷二醇、苄醚、油酸和油胺加入反应瓶中，超声使固体溶解，充入氮气将反应瓶中的空气置换完全，升至180-200℃后剧烈搅拌20-40min分钟，再继续升至285-300℃，剧烈搅拌1-3h后，结束反应；冷却至室温后，向粗溶液中加入甲醇使反应生成的磁颗粒沉淀，磁分，吸去上清，再向沉淀中加入氯仿溶解磁颗粒，再次加入甲醇沉淀颗粒，最后将沉淀溶解保存在甲苯中，备用。4.如权利要求3所述的一种制备稳定单分散交联聚苯乙烯磁性微球的方法，其特征在于所述油酸包覆的四氧化三铁纳米粒子的制备方法中，铁盐为乙酰丙酮铁，铁盐、十二烷二醇、苄醚、油酸和油胺五者的投料比为（0.6~0.8）g：（1.8~2.4）g：（8~12）ml：（3~5）ml：（3~5）ml。5.如权利要求1所述的一种制备稳定单分散交联聚苯乙烯磁性微球的方法，其特征在于所述良溶剂为甲苯，所述微球模板与油酸包覆的四氧化三铁纳米粒子的质量比为10：6~10，优选为10：8；所述不良溶剂为乙醇。6.如权利要求1所述的一种制备稳定单分散交联聚苯乙烯磁性微球的方法，其特征在于通过正辛基三甲氧基硅烷otms在微球组装体表面发生水解缩合反应，以及在表面水解生长二氧化硅壳层的具体过程为，包括以下步骤：1）向微球组装体中加入正辛基三甲氧基硅烷otms，超声混匀后加入甲醇和氨水，超声混合20-60min实现微球组装体从油相转移至水相，离心后除去上清液，用甲醇洗涤一次除去多余的otms；2）进一步在沉淀中加入超纯水和硅酸钠溶液，室温下搅拌反应15-20h，反应结束用乙醇洗涤数次并最终分散至超纯水中，获得表面有机硅烷修饰的交联聚苯乙烯磁性微球的分散液；3）向步骤2）所得表面有机硅烷修饰的交联聚苯乙烯磁性微球的分散液中，加入乙醇和氨水，搅拌下加入硅酸四乙酯，使得反应生长二氧化硅壳，反应结束后将产物离心、磁分离，
并用乙醇洗涤数次，得到包覆二氧化硅壳层的交联聚苯乙烯磁性微球，即制备完成。7.如权利要求6所述的一种制备稳定单分散交联聚苯乙烯磁性微球的方法，其特征在于步骤1）中，正辛基三甲氧基硅烷otms的体积与微球组装体的质量之比为(8~20)ul : 1mg，优选为(10~18)ul : 1mg，正辛基三甲氧基硅烷otms、甲醇和氨水的体积之比是1:70~80:1.5~2；步骤1）中正辛基三甲氧基硅烷otms的体积与步骤2）中硅酸钠溶液的体积之比3.5~4:1，硅酸钠溶液的质量分数10-20%；步骤3）中，硅酸四乙酯与氨水的体积比为1:15~25，氨水质量浓度是25~30%；步骤3）中硅酸四乙酯体积与步骤1）中微球组装体的质量之比为(25~35)ul : (10~18)mg。8.如权利要求6所述的一种制备稳定单分散交联聚苯乙烯磁性微球的方法，其特征在于步骤3）得到的包覆二氧化硅壳层的交联聚苯乙烯磁性微球，还包括依次经氨丙基三乙氧基硅烷进行氨基化修饰和琥珀酸酐进行羧基化修饰的操作，使微球表面进一步经氨基-羧基化修饰，即制备完成。

技术总结
本发明公开了一种制备稳定单分散交联聚苯乙烯磁性微球的方法，它以羧基化交联聚苯乙烯微球为模板，将微球模板在良溶剂中溶胀后，加入油酸包覆的四氧化三铁纳米粒子超声并使其负载到溶胀的微球模板上形成微球组装体，然后用不良溶剂收缩微球组装体；随后通过正辛基三甲氧基硅烷OTMS在微球组装体表面发生水解缩合反应，实现微球组装体从有机相到水相的相转移，接着通过正硅酸乙酯TEOS在其表面水解生长二氧化硅壳层，制得表面包覆有二氧化硅层的交联聚苯乙烯磁性微球，即制备完成。与现有技术常规制备聚苯乙烯磁性微球方法相比，本发明的制备方法较为简便，本发明制备得到的微球单分散性好、沉降速度慢、磁分效率良好，为实际应用提供了更好的应用前景。用提供了更好的应用前景。用提供了更好的应用前景。


技术研发人员：汪晶 田甜 黄亮
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：2022.03.26
技术公布日：2022/6/7