pH响应性聚合物基Janus纳米中空球的制备方法_2

文档序号:9229831阅读:来源:国知局
描电镜图。
[0034] 图 5 是 SNP (a)、SNP-g-PLA (b)、SNP-g-PLA-b-cPDEAEMAl (c)、pH 响应性聚合物基 Janus纳米中空球PLA-b-cTOEAEMAl (d)的透射电镜图。
【具体实施方式】
[0035] 实施例1 pH响应性聚合物基Janus纳米中空球PLA-b-cTOEAEMAl的制备
[0036] (一)SNP-OH 的合成
[0037] 1、二氧化硅纳米粒子(SNP)的制备
[0038] 分别称取42.6g乙醇、25g 25%氨水和9. 75g水,放入250mL圆底烧瓶内,搅拌均 匀。将7. 7g正硅酸四乙酯(TEOS)和30g乙醇均匀混合,置于滴液漏斗中,逐滴滴入圆底烧 瓶中,磁力搅拌下35°C反应12小时。反应结束后,将反应混合物离心、除去上清液,白色固 体用乙醇与水体积比为9:1的混合溶液洗涤三次,得2. Og二氧化硅纳米粒子(SNP)。产物 放入真空干燥箱,50°C条件下干燥24小时,备用。合成路线如下所示:
[0039]
[0040] 2、表面氨基改性的纳米5102微球(SNP-NH2)的制备
[0041] 称取1.5g二氧化硅纳米粒子(SNP)于IOOmL三颈烧瓶中,加入70mL无水乙醇, 超声至分散完全。逐滴加入1.5gy-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES),队保护下,70°C反应 48小时。反应结束后,将反应混合物离心、除去上清液,白色固体用乙醇洗涤三次得I. Sg SNP-NH2。产物放入真空干燥箱,50°C条件下干燥24小时,备用。合成路线如下所示:
[0042]
[0043] 3、羟基改性的纳米SiO2微球(SNP-OH)的制备
[0044] 称取1.0 g SNP-NH^ 50mL茄形瓶中,加入25mL无水二甲苯,超声至分散完全。加 入0. 5g缩水甘油,抽真空,通N2,反复抽真空-通N2三次,最后在N 2保护下,65°C反应24小 时。反应结束后,将反应混合物离心、除去上清液,白色固体用二甲苯洗涤三次,再用THF洗 涤,重复此操作三次,得1.2g SNP-OH。产物放入真空干燥箱,50°C条件下干燥24小时,备 用。合成路线如下所示:
[0046] (二)SNP-g-PLA 的合成
[0047] 称取0.1 g SNP-OH、1. 4g DL-丙交酯于50mL聚合管中,加入15mL无水DMF,超声至 分散完全。滴加36mg Sn (Oct)2,抽真空,通N2,反复抽真空-通N2三次,最后在N 2保护下, 125°C反应48小时。反应结束后,将反应混合物离心、除去上清液,固体用DMF洗涤,离心、 除去上清液,重复操作三次。固体再用THF洗涤,离心、除去上清液,重复操作三次。固体在 50°C下真空干燥24小时得0. 15g SNP-g-PLA。产物放入真空干燥箱,50°C条件下干燥24小 时,备用。合成路线如下所示:
[0048]
[0049] (三)SNP-g-PLA-Br 的合成
[0050] 称取0.1 g SNP-g-PLA于IOOmL圆底烧瓶中,加入25mL无水CH2Cl2,超声至完全分 散,在冰水浴中搅拌30min,加入I. 5mL三乙胺,I. 5mL α-溴代异丁酰溴,继续于冰水浴中反 应2小时,再移到室温下反应48小时。反应结束后,将反应混合物离心、除去上清液。固体 用CH 2Cl2洗绦,离心、除去上清液,重复操作三次。固体再用THF洗绦,离心、除去上清液,重 复操作三次,得〇.12g SNP-g-PLA-Br。产物放入真空干燥箱,50°C条件下干燥24小时,备 用。合成路线如下所示:
[0051]
[0052] (四)SNP-g-PLA-b-cPDEAEMAl 的制备
[0053] 称取 0· Ig SNP-g-PLA-Br 于 50mL 聚合管中,加入 8mL 无水 DMF、I. 6g DEAEMA、 0. 22g EGDMA、0. 036g Me6TREN,超声至分散完全,加入液氮冷冻,抽真空,融化,重复冷 冻-抽真空-融化的循环三次。然后,加入〇.〇28g CuBr,再进行冷冻-抽真空-融化循 环一次,在抽真空状态下封管,70°C反应24小时。反应结束后,敞开体系,终止聚合。将 反应混合物离心、除去上清液,固体用THF洗涤,离心除去上清液,重复操作三次,得0. 15g SNP-g-PLA-b-cTOEAEMAl。产物放入真空干燥箱,50°C条件下干燥24小时,备用。合成路线 如下所示:
[0054]
[0055] (五)pH响应性聚合物基Janus纳米中空球PLA-b-cH)EAEMAl的制备
[0056] 称取 0· 05g SNP-g-PLA-b-cPDEAEMAl 于 IOOmL 离心管中,加入 IOmL 超纯水,超 声至完全分散,加入IOmL的40 % HF在室温下刻蚀24小时。将反应混合物离心、除去 上清液,固体再用无水乙醇洗绦三次,得〇. Olg pH响应性聚合物基Janus纳米中空球 PLA-b-cTOEAEMAl。合成路线如下所示:
[0057]
[0058] (六)检测结果
[0059] 图Ia为pH = 6的条件下,SNP的Zeta电位图,图Ib为SNP-NH^ Zeta电位图。 改性前SiO2纳米粒子的Zeta电位为-31mV,经过氨基改性后SiO2纳米粒子的Zeta电位为 17. 5mV,Zeta电位由负变正。这是因为在pH = 6时,改性前SiO2纳米粒子表面有大量羟基 负电性基团,Zeta电位为负;经氨基改性后的SiO 2纳米粒子表面含有大量氨基被质子化, 显正电性,Zeta电位为正值。
[0060] 图 2 为(a)SNP、(b)SNP-NH2、(c)SNP-OH、(d)SNP-g-PLA、(e)SNP-g-PLA-Br 和(f) SNP-g-PLA-b-croEAEMAl的红外光谱图。其中(a)为Si02m米粒子的红外光谱,llOOcnT 1和 SOOcnr1处归属于Si-O-Si键的反对称伸缩振动和对称伸缩振动,471CHT1处归属于Si-O-Si 键的弯曲振动,以上三处吸收峰为二氧化硅纳米粒子的特征吸收峰。(b)、(c)为氨基改性 及羟基改性后的Si02m米粒子的红外光谱,3000-2800〇11 _1处伯胺特征峰从无到有,说明成 功改性SiO2纳米粒子。(d)、(e)、(f)在1730CHT 1处吸收为PLA及TOEAEMA链上羰基吸收, 表明SiO2纳米粒子表面羟基成功引发DL-丙交酯开环,且ATRP引发剂成功引发DEAEMA聚 合,得到具有pH响应性SNP-g-PLA-b-croEAEMAl聚合物。
[0061] 图 3 为(a)SNP、(b)SNP-g-PLA 和(c)SNP-g-PLA-b-cPDEAEMAl 的热重分析曲 线图。曲线(a)为Si02m米粒子(SNP)的热失重曲线,当温度从室温升至800 °C时,其 失去重量为9. 4%,主要为硅球表面吸附的水和硅醇之间的脱水。曲线(b)为PLA接枝 的3102纳米粒子(5即1_?1^)的热失重曲线,相对于曲线(3)多失去9.2%的重量,表明 PLA成功接枝到SiO2纳米粒子表面。曲线(c)为外层交联的聚合物包覆的SiO 2纳米粒子 (SNP-g-PLA-b-croEAEMAl)的热失重曲线,相对于曲线(b)多失去6. 7%的重量,表明成功 合成了外层交联的SNP-g-PLA-b-croEAEMAl聚合物。
[0062] 图 4 为(a)SNP、(b)SNP-g-PLA、(c)SNP-g-PLA-b-cPDEAEMAl 和(d)pH 响应性聚 合物基Janus纳米中空球PLA-b-cTOEAEMAl的扫描电镜图。(a)为Si02m米粒子,通过 SUMxr法合成的二氧化硅纳米粒子大小均一,表面光滑。(b)为PLA接枝的Si02m米粒子 (SNP-g-PLA),由(b)可以明显的看出,硅球表面变得粗糙,表明PLA成功接枝到其表面。(c) 为外层交联的聚合物包覆的Si0 2m米粒子(SNP-g-PLA-b-croEAEMAl),硅球表面更加粗糙, 且比较均匀,表明经过ATRP引发剂引发单体聚合并以EGDM为交联剂,成功制备了外层交 联的具有 pH 响应性的 SNP-g-PLA-b-cPDEAEMAl 聚合物。(d)为 SNP-g-PLA-b-cPDEAEMAl 经 过氢氟酸刻蚀后,得到的具有pH响应性的聚合物基Janus纳米中空球PLA-b-cTOEAEMAl。可 以看出经氢氟酸刻蚀后,形成的中空球部分塌陷,有一定的厚度,仍呈现中空的腔体结构。
[0063] 图 5 为(a)SNP、(b)SNP-g-PLA、(c)SNP-g-PLA-b-cPDEAEMAl 和(d)pH 响
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