一种制备粒度可控的窄分布聚合物微纳球的方法
【专利摘要】本发明公开了一种聚合物微纳球的制备方法，利用来源广泛的工业级多分散聚合物产品、回收的聚合物材料、均聚物、共聚物为原材料，通过机械搅拌-微射流两步生产工艺，在常温下即可高效连续生产窄分布和粒径可控的聚合物微纳球。制备过程中，无需高温耗时的聚合反应和繁琐的后处理，也无需对原材料进行纯化，仅调整分散相与连续相的比例、表面活性剂的种类与用量、有机溶剂种类和设备高压容腔的复配方案，即可控制微纳球粒径和粒径分布，其直径在30nm～3μm之间可调，多分散系数<0.2，微纳球表面光滑无粘连，可重新分散在溶剂中。所得聚合物微纳球在标准计量、食品工业、医药学、生物工程、涂料和塑料加工等领域具有广泛用途。
【专利说明】一种制备粒度可控的窄分布聚合物微纳球的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于聚合物微纳球的制备【技术领域】，具体涉及一种适用于绝大多数聚合物的批量生产微米级和纳米级、粒径可控、窄分布聚合物微纳球的制备方法。
【背景技术】
[0002]聚合物微球具有比表面积大，吸附性强的特点，随着聚合物种类的不同，聚合物微球可以表现出很多优异的性能。如单分散交联聚苯乙烯微球具有良好的吸附性能和力学性能；聚丙烯酰胺微球具有表面反应能力强、易于官能化以及生物相容性等特性；聚乙二醇修饰的聚乳酸-乙醇酸嵌段共聚物纳米微球作为一种新型的药物载体，在基因治疗方面的应用己得到了普遍关注。单分散聚合物微球的应用范围已经扩大到标准计量、食品化工、医药学、生物工程、信息工程微电子技术等各个领域。另外，通过单分散微球的自组装可制得胶体晶体，从而进一步得到从纳米级到微米级的具有高度有序结构的材料，为新材料的制备提供了一种有效途径。
[0003]聚合物微球的制备方法主要包括乳液聚合、悬浮聚合、分散聚合、沉淀聚合以及近年来新出现的微流控法和膜乳化法等。在这些方法中，乳液聚合法和悬浮聚合法是工业化生产主要采用的两种方法。其优点是配方成熟稳定，可以大批量生产。分散聚合与沉淀聚合有类似性，体系由单体、引发剂、有机溶剂或混合溶剂以及分散剂组成。聚合反应前单体以及引发剂能够溶于反应介质中，体系呈均相，反应生成的聚合物不溶于分散介质，沉降出来形成小颗粒，在分散剂的作用下稳定分散在体系中；区别在于沉淀聚合无需使用表面活性剂或稳定剂。微流控法和膜乳化法制得的微球分布窄，能耗较低、条件温和，在对粒径及粒径分布有着超高要求的高新【技术领域】中有着重要用途。
[0004]但是，上述聚合物微球的制备方法存在着一些不足:(I)悬浮聚合法制备得到的聚合物微球的粒径一般在ΙΟΟμ--?2000μπι之间，粒径分布通常很宽；而由乳液聚合法制备的微球的粒径分布也很宽，且通常只能制备粒径小于0.5 μ m的微球，粒径不具备可控性；分散聚合和沉淀聚合对聚合物的选择范围窄；膜乳化法通常只能制备微米级的单分散微球；微流控法受毛细流道尺寸的限制，通常难以制备粒径小于100 μ m的微球，且其流速较慢，不能满足快速高效生产的需求。(2)聚合物微球的制备方法中所用的单体和引发剂均需提纯，反应需在高温下进行，且放大生产时对粒径的控制程度进一步下降。
[0005]微射流是高功率设备，匀质压力在几十MPa以上，剪切强度比传统高速机械搅拌和研磨设备大几个数量级。可以使单位体积物料获得最大的能量，从而得到均一的亚微米级大小的颗粒和液滴。但其应用目前主要集中在食品和生化制药领域，如制备注射乳剂和细胞破壁等，对大部分的工业级聚合物体系、实验室制备的具有不同官能团的嵌段共聚物体系并未加以研究，对匀质后粒径及其分布的控制也未见报道。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种无需原料提纯和高温耗时的聚合反应，即可批量制备粒径可控的窄分布聚合物微纳球的方法。
[0007]所述方法包括如下步骤:
[0008](I) a、将非两亲性的聚合物溶于有机溶剂中所得到的溶液作为分散相0，将溶解有表面活性剂的水溶液作为连续相W，再将所述分散相O和连续相W混合，搅拌均匀，形成初乳；
[0009]或者，b、将两亲性的聚合物溶于有机溶剂中所得到的溶液作为分散相0，将水作为连续相W，再将所述分散相O和连续相W混合，搅拌均匀，形成初乳；
[0010]其中，所述分散相O中的有机溶剂与水不互溶；
[0011](2)将步骤(I)所得初乳经微射流匀质机匀质后，获得均匀的乳液；
[0012](3)将步骤(2)所得乳液在室温下搅拌，使其中所含的有机溶剂挥发，待所述有机溶剂挥发完全后，离心或抽滤得到固体产物，干燥后即得所述聚合物微纳球。
[0013]上述方法中，步骤(I)中，所述非两亲性的聚合物选自如下至少一种:聚苯乙烯及其衍生物、聚丙烯酸酯及其衍生物、聚乳酸及其衍生物，聚氨酯类聚合物或聚酰亚胺类聚合物。
[0014]所述聚苯乙烯的衍生物为氯甲基聚苯乙烯、羧基聚苯乙烯、环氧化聚苯乙烯或苯乙烯与疏水性单体的共聚物，所述疏水性单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸三氟乙酯。
[0015]所述聚丙烯酸酯及其衍生物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸异丁酯、聚甲基丙烯酸叔丁酯、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯或聚丙烯酸三氟乙酯。
[0016]所述聚乳酸及其衍生物为左旋聚乳酸、右旋聚乳酸、内消旋聚乳酸、外消旋聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物或聚乳酸-聚ε-己内酯无规共聚物。
[0017]所述聚氨酯类聚合物为两种共聚单体A和B共聚得到，所述共聚单体A为2，4-或2,6-甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或萘二异氰酸酯，所述共聚单体B为乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、三羟甲基丙烷或季戊四醇。
[0018]所述聚酰亚胺类聚合物为芳香型聚酰亚胺或脂肪型聚酰亚胺，由包括芳香族二胺、芳香族二酐、脂环族二胺，脂环族二酐在内的单体以及封端剂聚合而成。
[0019]所述两亲性的聚合物选自如下至少一种:苯乙烯与亲水性单体的嵌段共聚物、丙烯酸酯与亲水性单体的嵌段共聚物、乳酸与亲水性单体的嵌段共聚物或聚乳酸-羟基乙酸共聚物与亲水性单体的嵌段共聚物。
[0020]所述亲水性单体选自如下至少一种:乙二醇、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯腈、乙烯基乙酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、Ν-Ν’ -亚甲基双丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯基磺酸钠、磺甲基丙烯酰胺、衣康酸、顺丁烯二酸、马来酸酐、乙烯基磺酸或3-氯-2-羟丙基甲基丙烯酸。
[0021]所述两亲性的聚合物具体为聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物、甲氧基聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物、甲氧基聚乙二醇-聚乳酸-羟基乙酸嵌段共聚物，所述两亲性的聚合物的嵌段比为疏水段:亲水段=(30:70)?(70:30)。
[0022]所述聚合物的数均分子量为13?106，优选为14?105。
[0023]所述有机溶剂选自易挥发且与水不互溶的如下有机溶剂中的至少一种:烷烃、取代烷烃、环烷烃、酯类、醚类、酮类和芳香类化合物，优选为碳酸二甲酯、二氯甲烷、乙酸乙酯、甲苯、正己烷和环己烷，进一步优选为二氯甲烷。
[0024]所述聚合物和所述有机溶剂的质量比为(I?30): 100，优选为(2?10):100o
[0025]所述分散相O中还可包含功能性辅料。
[0026]所述功能性辅料的质量为所述分散相O质量的5%?30%，优选为5%?10%。
[0027]所述功能性辅料选自如下至少一种:油溶性的荧光染料、颜料和致孔剂。所述油溶性的荧光染料具体可为荧光红5B、异硫氰酸荧光素、苏丹红III和油红O ;所述颜料具体可为酞青蓝、钛青绿、品红、孔雀绿、甲基紫和结晶紫；所述致孔剂具体可为聚乙烯基吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、正庚烷、二甲苯和液体石蜡。
[0028]所述表面活性剂选自如下至少一种:阴离子表面活性剂、亲水性非离子表面活性齐U、阳离子表面活性剂和高分子表面活性剂，具体为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、壬基酚聚氧乙烯基醚、十六烷基脂肪醇醚或聚氧乙烯油酸酯；优选为十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇和十六烷基脂肪醇醚。
[0029]所述表面活性剂与所述分散相O的质量比为(0.25?10): 100，优选为(0.25?4):100o当选用阴离子表面活性剂时，随着阴离子表面活性剂用量的增加，粒径减小。当选用非离子表面活性剂和/或高分子表面活性剂时，在同样的表面活性剂浓度下粒径尺寸大于阴离子表面活性剂中所得粒径，同样随着表面活性剂用量的增大，粒径减小；随着聚合物浓度增大，粒径增大。
[0030]所述分散相O与所述连续相W的质量比为(2?60): 100，优选为(25?50): 100。
[0031]所述揽祥的转速为200rad/min ?1000rad/min。
[0032]所述搅拌的时间为0.5h?Ih。
[0033]上述步骤(I)中，优选将所述分散相O加入到连续相W中。
[0034]步骤(I)的b中还包括向所述连续相中加入表面活性剂的步骤，其中，所述表面活性剂选自如下至少一种:阴离子表面活性剂、亲水性非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和闻分子表面活性剂；具体为十~■烧基硫酸纳、十~■烧基苯横酸纳、十TK烧基二甲基漠化铵、聚乙烯基卩比咯烷酮、聚乙烯醇、壬基酚聚氧乙烯基醚、十六烷基脂肪醇醚、聚氧乙烯油酸酯；优选为十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇或十六烷基脂肪醇醚；所述分散相O与所述表面活性剂的质量比为100: (0.25?10)。
[0035]上述方法中，步骤(2)中，所述微射流匀质机中的容腔压力为40MPa?200MPa，优选为 137MPa ?172MPa。
[0036]所述微射流匀质机中的容腔由如下三种尺寸(此处尺寸指直径)容腔中的两个复配得至Ij:75 μ m、400 μ m 和 10mm，优选为 75 μ m 和 400 μ m。
[0037]所述匀质的次数> 3次，优选为8次。
[0038]上述方法中，步骤(3)中，所述搅拌的转速为100rad/min?500rad/min,所述搅拌的时间为5h?12h，具体为8h。
[0039]所述干燥的温度为25°C?60°C,时间为12h?24h。
[0040]所述聚合物微球的粒径范围为30nm?3μηι,多分散系数(polydispersityindex, PDI)小于 0.2。
[0041]上述方法中，步骤(3)中，还包括以步骤(I)的a中溶解有表面活性剂的水溶液为连续相W而最终制备得到的固体产物加以水洗的步骤，以除去表面活性剂；所述水洗的次数为I?3次。
[0042]本发明通过调整分散相O与连续相W的比例、表面活性剂的种类及用量，有机溶剂的种类、表面活性剂与分散相O的比例、分散相O中聚合物的浓度和高压容腔的复配等，可实现对微球粒径和分散度的控制。400 μ m容腔与1mm容腔复配得到的微球尺寸大于75 μ m容腔与400 μ m容腔复配得到的的微球尺寸。
[0043]与现有技术相比，本发明提供了一种成本低、经济价值高、生产效率高的制备窄分布聚合物微纳球的方法，其有益效果主要体现在如下几点:1)本发明所述方法步骤简单，无需聚合反应，制备条件温和，连续相为含有表面活性剂的去离子水，环境友好。原料来源广泛，微球生产成本低，附加值高，可规模化生产。另一方面，该方法可作为可溶性废旧聚合物材料回收利用的一条新的途径；2)此方法普适性强，适用于多种聚合物，能满足不同领域的需求。该方法不仅针对单一组份均聚物，同样适用于嵌段共聚物和无规共聚物。3)所得聚合物微球粒径覆盖范围宽，微球粒径在30nm?3 μ m可控，PDK0.2，从纳米级到微米级，球形度好，均匀度好，颗粒之间无粘连，可在溶剂中重新分散，实验重复性好，结果可线性放大到批量生产中。4)利用微射流设备(M-110P)，以微射流为加工手段，实现由低成本、工业级聚合物到高附加值聚合物微纳球的结构转变和微纳球粒径的精确控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0044]图1为本发明实施例1制备的聚苯乙烯微球的扫描电镜图及光强-粒度分布图。
[0045]图2为本发明实施例2制备的聚苯乙烯微球的扫描电镜图和光强-粒度分布图。
[0046]图3为本发明实施例3制备的聚苯乙烯微球的扫描电镜图和光强-粒度分布图。
[0047]图4为本发明实施例4制备的聚甲基丙烯酸甲酯微球的扫描电镜图和光强-粒度分布图。
[0048]图5为本发明实施例5制备的聚甲基丙烯酸甲酯微球的扫描电镜图和光强-粒度分布图。
[0049]图6为本发明实施例6制备的聚甲基丙烯酸甲酯微球的扫描电镜图和光强-粒度分布图。
[0050]图7为本发明实施例7制备的双亲嵌段共聚物微球的扫描电镜图和光强-粒度分布图。
[0051]图8为本发明实施例8制备的无规共聚物微球的扫描电镜图和光强-粒度分布图。
[0052]图9为各实施例所用的聚合物原料，其中，a为工业级聚苯乙烯实物图、b为双亲嵌段共聚物实物图、c为聚甲基丙烯酸甲酯实物图。
[0053]图10为本发明实施例2所制备的聚苯乙烯纳米球实物图。
【具体实施方式】
[0054]下面结合附图通过具体实施例对本发明的方法进行说明，但本发明并不局限于此，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0055]下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
[0056]本发明所用专业术语“匀质”是指微射流匀质机通过高压泵产生兆帕级的压力，非均相流体在压力下快速通过微米级的容腔，受容腔的强剪切和碰撞过程，目的是形成乳胶粒尺寸均匀的稳定乳液；所用专业术语“高压容腔复配”是指在流体输送管线上串联的两个具有不同直径的金属容器；所用专业术语“两亲性聚合物”是指在一个大分子中同时对两相都具有亲和性的聚合物，一般指分子结构中同时含有亲水基团和疏水基团的聚合物。
[0057]为更好理解本发明，现以优选的聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯-聚乙二醇双亲嵌段共聚物和无规共聚物微球的制备为例，其中工业级聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯-聚乙二醇双亲嵌段共聚物对应的实物图如图9所示。
[0058]实施例1:制备窄分布聚苯乙烯纳米球
[0059](I)将2g工业级聚苯乙烯(分子量100，000，分子量分布1.8)加入到10ml 二氯甲烷中，搅拌使其完全溶解构成有机相，然后加入到溶有5g十二烷基硫酸钠的IL去离子水中，高速搅拌得到初乳；
[0060](2)在206MPa的压力下，将初乳倒入微射流设备(M-110P)的加料腔进行匀质乳化，容腔选择75 μ m与400 μ m容腔复配，将出料管收集到的匀质产物倒回加料腔，反复匀质8次；
[0061](3)将匀质8次后的乳液放入烧杯中，低速搅拌蒸发有机溶剂8小时，使二氯甲烷挥发完全，离心收集固体产物，用去离子水清洗三次，洗去其表面活性剂十二烷基硫酸钠并加以干燥，即得窄分布聚苯乙烯纳米球；图1为所得纳米球的扫描电镜图和光强-粒度分布图，可以看出纳米球粒径均一，具有单分散性，粒径为30nm左右，PDI为0.193。
[0062]实施例2:制备窄分布聚苯乙烯纳米球
[0063](I)将2g工业级聚苯乙烯(分子量100，000，分子量分布1.8)加入到10ml 二氯甲烷中，搅拌使其完全溶解构成有机相，然后加入到溶有3g十二烷基硫酸钠的IL去离子水中，高速搅拌得到初乳；
[0064](2)在136MPa的压力下，将初乳倒入微射流设备(M-110P)的加料腔进行匀质乳化，容腔选择75 μ m与400 μ m容腔复配，将出料管收集到的匀质产物倒回加料腔，反复匀质8次；
[0065](3)将匀质8次后的乳液放入烧杯中，低速搅拌蒸发有机溶剂8小时，使二氯甲烷挥发完全，离心收集固体产物，用去离子水清洗三次，洗去其表面活性剂十二烷基硫酸钠并加以干燥，即得窄分布聚苯乙烯纳米球；图2为所得纳米球的扫描电镜图和光强-粒度分布图，可以看出纳米球粒径均一，具有单分散性，粒径为80nm左右，PDI为0.098。本实施例所制备的聚苯乙烯纳米球的实物图如图10所示。
[0066]实施例3:制备窄分布聚苯乙烯纳米球
[0067](I)将2g工业级聚苯乙烯(分子量100，000，分子量分布1.8)加入到10ml 二氯甲烷中，搅拌使其完全溶解构成有机相，然后加入到溶有250mg聚乙烯醇1788的IL去离子水中，高速搅拌得到初乳；
[0068](2)在103MPa的压力下，将初乳倒入微射流设备(M-110P)的加料腔进行匀质乳化，容腔选择75 μ m与400 μ m容腔复配，将出料管收集到的匀质产物倒回加料腔，反复匀质8次；
[0069](3)将匀质8次后的乳液放入烧杯中，低速搅拌蒸发有机溶剂8小时，使二氯甲烷挥发完全，离心收集固体产物，用去离子水清洗三次，洗去其表面活性剂聚乙烯醇1788并加以干燥，即得窄分布聚苯乙烯纳米球；图3为所得纳米球的扫描电镜图和光强-粒度分布图，可以看出纳米球粒径均一，具有单分散性，粒径为250nm左右，PDI为0.142。
[0070]实施例4:制备窄分布聚甲基丙烯酸甲酯纳米球
[0071](I)将2g工业级聚甲基丙烯酸甲酯(分子量70000，分子量分布2.0)加入到10ml二氯甲烷中，搅拌使其完全溶解构成有机相，然后加入到溶有3g十二烷基硫酸钠的IL去离子水中，高速搅拌得到初乳；
[0072](2)在137MPa的压力下，将初乳倒入微射流设备(M-110P)的加料腔进行匀质乳化，容腔选择75 μ m与400 μ m容腔复配，将出料管收集到的匀质产物倒回加料腔，反复匀质8次；
[0073](3)将匀质8次后的乳液放入烧杯中，低速搅拌蒸发有机溶剂8小时，使二氯甲烷挥发完全，离心收集固体产物，用去离子水清洗三次，洗去其表面活性剂十二烷基硫酸钠并加以干燥，即得窄分布聚甲基丙烯酸甲酯纳米球；图4为所得纳米球的扫描电镜图和光强-粒度分布图，可以看出纳米球粒径均一，具有单分散性，粒径为50nm左右，PDI为
0.098。
[0074]实施例5:制备窄分布聚甲基丙烯酸甲酯纳米球
[0075](I)将2g工业级聚甲基丙烯酸甲酯(分子量70000，分子量分布2.0)加入到10ml二氯甲烷中，搅拌使其完全溶解构成有机相，然后加入到溶有3g十六烷基脂肪醇醚的IL去离子水中，高速搅拌得到初乳；
[0076](2)在10MPa的压力下，将初乳倒入微射流设备(M-110P)的加料腔进行匀质乳化，容腔选择75 μ m与400 μ m容腔复配，将出料管收集到的匀质产物倒回加料腔，反复匀质8次；
[0077](3)将匀质8次后的乳液放入烧杯中，低速搅拌蒸发有机溶剂8小时，使二氯甲烷挥发完全，离心收集固体产物，用去离子水清洗三次，洗去其表面活性剂十六烷基脂肪醇醚并加以干燥，即得窄分布聚甲基丙烯酸甲酯纳米球；图5为所得纳米球的扫描电镜图和光强-粒度分布图，可以看出纳米球粒径均一，具有单分散性，粒径为SOOnm左右，PDI为
0.055。
[0078]实施例6:制备窄分布聚甲基丙烯酸甲酯微球
[0079](I)将2g工业级聚甲基丙烯酸甲酯(分子量70000，分子量分布2.0)加入到10ml二氯甲烷中，搅拌使其完全溶解构成有机相，然后加入到溶有Ig十二烷基硫酸钠的IL去离子水中，高速搅拌得到初乳；
[0080](2)在70MPa的压力下，将初乳倒入微射流设备(M-110P)的加料腔进行匀质乳化，容腔选择10_与400 μ m容腔复配，将出料管收集到的匀质产物倒回加料腔，反复匀质8次；
[0081](3)将匀质8次后的乳液放入烧杯中，低速搅拌蒸发有机溶剂8小时，使二氯甲烷挥发完全，离心收集固体产物，用去离子水清洗三次，洗去其表面活性剂十二烷基硫酸钠并加以干燥，即得窄分布聚甲基丙烯酸甲酯微球；图6为所得微球的扫描电镜图和光强-粒度分布图，可以看出微球粒径均一，具有单分散性，粒径为I μ m左右，PDI为0.111。
[0082]实施例7:制备窄分布双亲嵌段共聚物纳米球
[0083](I)称取一定量溴代乙苯，联二吡啶，苯乙烯加入聚合管，用液氮淬冷，通氮气抽真空2次，称取一定量溴化亚铜，加入聚合管，在冷冻抽真空的条件下，用酒精喷灯将聚合管上端密封，置于110°C油浴下搅拌聚合4-5h。反应结束后，加入四氢呋喃稀释，过中性氧化铝柱子。将10倍于四氢呋喃体积的甲醇加入滤液后抽滤，得到白色聚苯乙烯固体。将聚苯乙烯和叠氮化钠在二甲基亚砜中室温搅拌过夜，反应完全后加水，乙醚萃取，水洗。得到叠氮封端聚苯乙烯。在支管烧瓶中加入一定质量的叠氮封端聚苯乙烯，溴化亚铜和一定质量的炔基封端的聚乙二醇(购自美国纽约nanocs公司)，抽真空，充入氩气，然后用针筒向支管烧瓶中依次注入N，N，N’，N’，N"-五甲基二亚乙基三胺，溶剂二甲基甲酰胺。在45°C搅拌反应24h，产物在大量甲醇中沉淀后抽滤，在30°C下真空干燥，得到双亲嵌段共聚物聚苯乙烯-聚乙二醇。
[0084](2)将2g双亲嵌段共聚物聚苯乙烯-聚乙二醇(PEG45-PS67,分子量9000，分子量分布1.05)加入到10ml甲苯中，搅拌使其完全溶解构成有机相，然后加入到IL去离子水中，此时双亲嵌段共聚物起到表面活性剂的作用，因此无需另外加入表面活性剂，经高速搅拌得到初乳；
[0085](3)在170MPa的压力下，将初乳倒入微射流设备(M-110P)的加料腔进行匀质乳化，容腔选择75 μ m与400 μ m容腔复配，将出料管收集到的匀质产物倒回加料腔，反复匀质3次；
[0086](4)将匀质3次后的乳液放入烧杯中，低速搅拌蒸发有机溶剂8小时，使甲苯挥发完全，离心收集固体产物，用去离子水清洗三次，即得嵌段共聚物纳米球；图7为所得纳米球的扫描电镜图和光强-粒度分布图，可以看出纳米球粒径均一，具有单分散性，粒径为600nm 左右，PDI 为 0.028。
[0087]实施例8:制备聚乳酸-聚ε -己内酯无规共聚物纳米球
[0088](I)将摩尔比为80/20的L-乳酸与ε -己内酯单体和一定比例的催化剂辛酸亚锡装入聚合管中，抽真空后封管，130°C下反应72h，所得粗产物用氯仿溶解，甲醇沉淀除去未反应单体和催化剂，35°C下真空干燥24h得到聚乳酸-聚ε -己内酯无规共聚物。
[0089](2)将2g聚乳酸-聚ε -己内酯无规共聚物(PLLA-PCL，80/20，分子量20000，分子量分布1.15)加入到10ml 二氯甲烷中，搅拌使其完全溶解构成有机相，然后加入到溶有2.5g十二烷基硫酸钠的IL去离子水中，经高速搅拌得到初乳；
[0090](3)在70MPa的压力下，将初乳倒入微射流设备(M-110P)的加料腔进行匀质乳化，容腔选择75 μ m与400 μ m容腔复配，将出料管收集到的匀质产物倒回加料腔，反复匀质5次；
[0091](4)将匀质5次后的乳液放入烧杯中，低速搅拌蒸发有机溶剂8小时，使二氯甲烷挥发完全，离心收集固体产物，用去离子水清洗三次，即得无规共聚物纳米球；图8为所得纳米球的扫描电镜图和光强-粒度分布图，可以看出纳米球粒径均一，具有单分散性，粒径为 500nm 左右，PDI 为 0.038。
【权利要求】
1.一种聚合物微纳球的制备方法，包括如下步骤: (1)a、将非两亲性的聚合物溶于有机溶剂中所得到的溶液作为分散相，将溶解有表面活性剂的水溶液作为连续相，再将所述分散相和连续相混合，搅拌均匀，形成初乳； 或者，b、将两亲性的聚合物溶于有机溶剂中所得到的溶液作为分散相，将水作为连续相，再将所述分散相和连续相混合，搅拌均匀，形成初乳； 其中，所述分散相中的有机溶剂与水不互溶； (2)将步骤(I)所得初乳经微射流匀质机匀质后，获得均匀的乳液； (3)将步骤(2)所得乳液在室温下搅拌，使其中所含的有机溶剂挥发，待所述有机溶剂挥发完全后，离心或抽滤得到固体产物，干燥后即得所述聚合物微纳球。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于:步骤(I)的a中，所述非两亲性的聚合物选自如下至少一种:聚苯乙烯及其衍生物、聚丙烯酸酯及其衍生物、聚乳酸及其衍生物，聚氨酯类聚合物或聚酰亚胺类聚合物； 所述聚苯乙烯的衍生物为氯甲基聚苯乙烯、羧基聚苯乙烯、环氧化聚苯乙烯或苯乙烯与疏水性单体的共聚物，所述疏水性单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸三氟乙酯； 所述聚丙烯酸酯及其衍生物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸异丁酯、聚甲基丙烯酸叔丁酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸三氟乙酯； 所述聚乳酸及其衍生物为左旋聚乳酸、右旋聚乳酸、内消旋聚乳酸、外消旋聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物或聚乳酸-聚ε-己内酯无规共聚物； 所述聚氨酯类聚合物为两种共聚单体A和B共聚得到，所述共聚单体A为2，4-或2，6-甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或萘二异氰酸酯，所述共聚单体B为乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、三羟甲基丙烷或季戊四醇； 所述聚酰亚胺类聚合物为芳香型聚酰亚胺或脂肪型聚酰亚胺； 步骤(I)的b中，所述两亲性的聚合物选自如下至少一种:苯乙烯与亲水性单体的嵌段共聚物、丙烯酸酯与亲水性单体的嵌段共聚物、乳酸与亲水性单体的嵌段共聚物或聚乳酸-羟基乙酸共聚物与亲水性单体的嵌段共聚物； 所述亲水性单体选自如下至少一种:乙二醇、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯腈、乙烯基乙酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-N’ -亚甲基双丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯基磺酸钠、磺甲基丙烯酰胺、衣康酸、顺丁烯二酸、马来酸酐、乙烯基磺酸或3-氯-2-羟丙基甲基丙烯酸； 所述两亲性的聚合物具体为聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物、甲氧基聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物、甲氧基聚乙二醇-聚乳酸-羟基乙酸嵌段共聚物； 所述两亲性的聚合物的嵌段比为疏水段:亲水段=(30:70)?(70:30)。
3.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于:步骤(I)中，所述聚合物的数均分子量为13?16 ； 所述有机溶剂选自如下易挥发且与水不互溶的有机溶剂中的至少一种:烷烃、取代烷烃、环烷烃、酯类、醚类、酮类或芳香类化合物，具体为碳酸二甲酯、二氯甲烷、乙酸乙酯、甲苯、正己烷或环己烷； 所述聚合物和所述有机溶剂的质量比为(I?30): 100 ； 所述分散相与所述连续相的质量比为(2?60): 100。
4.根据权利要求1-3中任一项所述制备方法，其特征在于:步骤(I)的a中，所述表面活性剂选自如下至少一种:阴离子表面活性剂、亲水性非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或高分子表面活性剂； 具体为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、壬基酚聚氧乙烯基醚、十六烷基脂肪醇醚或聚氧乙烯油酸酯。
5.根据权利要求1-4中任一项所述制备方法，其特征在于:步骤(I)的a中，所述表面活性剂与所述分散相的质量比为(0.25?10): 100。
6.根据权利要求1-5中任一项所述制备方法，其特征在于:步骤⑴中，所述搅拌的转速为 200rad/min ?1000rad/min ； 所述搅拌的时间为0.5h?Ih。
7.根据权利要求1-6中任一项所述制备方法，其特征在于:步骤(I)的b中还包括向所述连续相中加入表面活性剂的步骤； 所述表面活性剂选自如下至少一种:阴离子表面活性剂、亲水性非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或高分子表面活性剂； 具体为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、壬基酚聚氧乙烯基醚、十六烷基脂肪醇醚或聚氧乙烯油酸酯； 所述分散相与所述表面活性剂的质量比为100: (0.25?10)。
8.根据权利要求1-7中任一项所述制备方法，其特征在于:步骤(2)中，所述微射流匀质机中的容腔压力为40MPa?200MPa ； 所述微射流匀质机中的串联容腔由如下三个尺寸容腔中的两个复配得到:75μπκ400 μ m 和 1mm ; 所述匀质的次数> 3次。
9.根据权利要求1-8中任一项所述制备方法，其特征在于:步骤(3)中，所述搅拌的转速为 100rad/min ?500rad/min ； 所述搅拌的时间为5h?12h ; 所述干燥的温度为25°C?60°C，时间为12h?24h ； 所述聚合物微纳球的粒径范围为30nm?3 μ m，多分散系数小于0.2 ； 步骤(3)中,还包括以步骤(I)的a中溶解有表面活性剂的水溶液为连续相而最终制备得到的固体产物加以水洗的步骤； 所述水洗的次数为I?3次。
10.根据权利要求1-9中任一项所述制备方法，其特征在于:步骤(I)中，所述分散相中还包含功能性辅料； 所述功能性辅料的质量为所述分散相质量的5%?30% ； 所述功能性辅料选自如下至少一种:油溶性的荧光染料、颜料或致孔剂； 所述油溶性的荧光染料为荧光红5B、异硫氰酸荧光素、苏丹红III或油红O ; 所述颜料为酞青蓝、钛青绿、品红、孔雀绿、甲基紫或结晶紫； 所述致孔剂为聚乙烯基吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、正庚烷、二甲苯或液体石蜡。
【文档编号】C08L53/00GK104262645SQ201410479843
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】李志波, 盛力, 万耀明, 张树升, 符文鑫 申请人:中国科学院化学研究所