一种温敏性磁性复合微球的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复合微球的制备方法，具体涉及一种温敏性、磁响应性多功能有机-无机高分子复合微球的制备方法。
【背景技术】
[0002]磁性高分子复合微球是指含有磁性金属或金属氧化物而具有磁响应性能的高分子微球。一方面，磁性高分子微球不仅具有普通高分子微球所具有的特性，比如，可通过表面改性、共聚交联等手段赋予其新的官能团；另一方面，这种高分子微球因其独特的磁响应性，可在外界磁场作用下到达定向区域或者发生分离，使其在生物医学、生物工程和细胞学等领域很有前景。
[0003]温敏性磁性复合微球的制备，受到学者越来越多的重视。公开号为CN1454924的中国专利公开了一种多功能有机-无机复合高分子微球及其制备方法，公开号为CN100575376C的中国专利公开了一种具有生物相容性的磁性温敏性纳米粒子及其合成方法，不足之处在于磁饱和强度比较低，磁响应性能不够灵敏。
[0004]中国专利CN102492089公开了一种磁性温敏性核壳复合微球的制备方法。其不足之处均在于，有机单体在交联剂的作用下通过包裹磁性粒子而得到复合微球，磁性粒子和有机物之间多以物理交联、共价键、氢键、螯合相互结合，这种复合微球的磁响应性能不明显，单体转化率低。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有复合技术的不足之处，提供一种新的制备温敏性磁性复合微球的方法，制备的无机-有机表面通过化学键交联，稳定性增加，具有良好的温敏性和磁响应性。
[0006]本发明解决其技术所采用的技术方案是:一种温敏性磁性复合微球的制备方法，其包括如下步骤:
[0007]I)将无机铁盐、柠檬酸三钠溶于去离子水中，加入尿素、表面活性剂，形成混合溶液，置于反应装置中密封，加热反应，反应产物经多次洗涤、干燥后得到纳米核壳结构Fe3O4磁性微球；
[0008]2)将步骤I)中产物分散于体积分数为15?50%乙醇、50?85%水混合体系中，超声分散，加入硅烷偶联剂于50-70°C反应3-8h，经乙醇、水多次洗涤后干燥得到表面富含-NH2的磁性微球；
[0009]3)将1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)加入去离子水中，在0-4°C下活化30min-lh，加入含有不饱和双键羧酸和步骤2)所得的磁性微球，反应结束后，经多次洗涤、干燥后得到表面富含双键的磁性微球；
[0010]4)将异丙基丙烯酰胺或其衍生物、引发剂、链转移剂加入溶剂中，抽真空30min-lh，于60-70°C反应6_7h，然后经沉淀剂沉淀后，抽滤，干燥得到黄色的、分子量分布窄的聚合物粉末；
[0011]5)将还原剂和亲核试剂溶于溶剂中，加入步骤4)产物，抽真空30min-lh，20-30°c下反应3-6min，得到白色的、巯基聚合物粉末；
[0012]6)将步骤3)制得的微球和步骤5)制得的聚合物粉末溶于溶剂后，通入氩气10-30min，加入引发剂，于50-75°C反应15_20h，多次洗涤后真空干燥，得到温敏性磁性复合微球。
[0013]按上述方案，步骤I)所述的无机铁盐为硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、水合硝酸铁、水合硫酸铁或水合三氯化铁中的一种或几种的混合；所述的表面活性剂为聚乙二醇或者聚丙烯酰胺的一种或两种的混合。
[0014]按上述方案，步骤I)所述的无机铁盐、柠檬酸三钠和尿素三者摩尔计量比为1:1?4:3?7.5 ;所述的表面活性剂在反应体系中的溶液浓度为0.035?0.15mol/L。
[0015]按上述方案，步骤I)中反应温度为180?220°C，反应时间为6?18h。
[0016]按上述方案，步骤I)中反应温度为200°C，反应时间为12h。
[0017]按上述方案，步骤2)所述的硅烷偶联剂为:γ -氨丙基三乙氧基硅烷(ΚΗ-550)或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(ΚΗ-570)。
[0018]按上述方案，步骤3)所述的不饱和双键羧酸为丙烯酸、油酸、甲基丙烯酸、反式丁烯酸中的一种。
[0019]按上述方案，步骤4)所述的引发剂为偶氮二异丁腈、过硫酸铵、过硫酸钾中的一种；所述的链转移剂为二硫代酯或三硫代酯；所述的溶剂为1，4-二氧六环、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺中的一种。
[0020]按上述方案，步骤5)所述的还原剂为硼氢化钠或三(2-羧乙基)膦盐酸盐；所述的亲核试剂为正辛胺、三乙胺、肼、甲胺、丁胺、己胺中的一种。
[0021]按上述方案，步骤6)所述的溶剂是乙腈。
[0022]本发明将无机表面改性和活性聚合、点击化学结合起来，首次利用点击化学反应制备出一种高磁响应性的温敏性复合微球。活性聚合制备的聚合物分子量分布较窄，分子链中链段对温度响应性一致，使得温敏性响应较高；点击化学具有高灵敏性、产率高、环保，符合原子经济等特点。磁性粒子表面基团和巯基化合物通过点击化学反应，有机层在无机物表面分布均匀，制备的复合微球具有较大磁饱和强度；这种方法制备的无机-有机表面通过化学键交联，稳定性增加，具有良好的温敏性和磁响应性。
[0023]本发明的有益效果是:一方面，采用硅烷偶联剂对磁性粒子进行表面改性，不仅改善了磁性粒子的分散性，并在其表面赋予新的官能团(-NH2)，利用酰胺羧合反应，在磁性粒子表面引入不饱和双键(-C = C);另一方面，通过RAFT聚合，合成了端基含有三硫代酯的聚合物，然后被还原为巯基(-SH)聚合物；利用点击化学，巯基聚合物与富含不饱和键的磁性粒子在引发剂作用下，合成温敏性磁性复合微球。RAFT活性聚合合成的聚合物具有分子量分布窄的特点，聚合物链段对温度响应性能一致，使得复合微球具有灵敏的温度响应性；点击化学以表面含有双键的磁性粒子为种子，与分子量分布窄的巯基化合物高效率反应，赋予复合微球高磁饱和强度。
【附图说明】
[0024]图1是温敏性磁性复合微球的合成流程图；
[0025]图2是本发明实施例1所制得的温敏性磁性复合微球的红外光谱图；
[0026]图3是本发明实施例1所制得的温敏性磁性复合微球不同温度下的粒径图；
[0027]图4是本发明实施例1所制得的温敏性磁性复合微球的扫描电镜图；
[0028]图5是本发明实施例1所制得的温敏性聚合物(PNIPAm-CTA)分子量测试图；
[0029]图6是本发明实施例1所制得的温敏性聚合物(PNIPAm-SH)分子量测试图；
[0030]图7是本发明实施例1所制得的温敏性磁性复合微球的磁滞回线。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明不局限于这些实施例。
[0032]实施例1:如图1，磁性Fe3O4微球的制备:在500ml烧杯中，加入3.2436gFeCl3.6H20，2.164g尿素，7.056g柠檬酸三钠，1.80g PAM(聚丙烯酰胺)和240ml去离子水，混合均匀后，分别倒入四个80ml聚四氟乙烯反应釜中，200°C下反应12h。将得到的产物进行磁分离，倾去上清液，分别用乙醇和去离子水，超声分散后进行磁分离，如此反复多次清洗，80°C干燥后得到纳米核壳结构Fe3O4磁性微球。
[0033]Fe3O4-NHj^t的制备:在250ml三口烧瓶中，加入1.5g纳米核壳结构Fe 304磁性微球和10ml去离子水超声15min，用浓度c = 0.008M NaOH溶液调节溶液pH = 10.20，通氮气条件下，在55°C活化2.5h，用去离子水多次清洗，80°C干燥，得到活化的Fe3O4磁性微球；在250ml三口烧瓶中，加入0.8g活化后的Fe3O4磁性微球，乙醇和去离子水体积分别为80ml/80ml，超声分散15min，用冰乙酸调节溶液pH = 4.0，加入0.808ml硅烷偶联剂KH-550 ( γ -氨丙基三乙氧基硅烷)，在55°C反应3.5h，用乙醇和去离子水多次清洗，80°C干燥，得到Fe3O4-NH2微球，利用电位滴定法测得表面氨基含量为503