一种具有三维网络结构的多孔高分子吸油粒子及其制备方法与流程

本发明涉及功能性材料，具体涉及的是一种具有三维网络结构的多孔高分子吸油粒子及其制备方法。

背景技术：

1、多孔高分子吸油材料是一种具有三维网状化学交联结构的高分子聚合物，与传统的吸油材料相比，多孔高分子吸油材料具有孔隙率大、吸附量大、吸附速度快等特点。目前高分子类吸油材料的合成单体主要为丙烯酸酯类和α-烯烃类，由于α-烯烃类昂贵的价格，故大多采用丙烯酸酯类单体进行合成高分子材料。合成方法主要有两种：悬浮聚合和乳液聚合，以丙烯酸酯类为原料，油溶性自由基为引发剂进行引发聚合。这些方法需要特定的手段脱除制备过程中所加入的致孔剂，制备过程复杂，成本较高，不利于产品的工业放大和推广应用。

2、聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda)是一种空白板岩水凝胶，在光引发剂和紫外光的存在下在室温下可快速聚合发生凝胶化，可作为支撑骨架形成交联聚合物。羟丙基甲基纤维素(hpmc)是一种常见的天然生物聚合物多糖，来源良好和可持续的特性使其广泛应用于食品工业，作为乳化剂、增稠剂和凝胶剂。然而，羟丙基甲基纤维素不能直接在液体油中形成凝胶网络。现有技术中还没有将聚乙二醇二丙烯酸酯和羟丙基甲基纤维素制备成吸油材料的先例。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种具有三维网络结构的多孔高分子吸油粒子及其制备方法，本发明的方法在以聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda)为支撑骨架的基础上，利用紫外光引发将pegda和羟丙基甲基纤维素(hpmc)交联，再通过冷冻干燥制备得到具有三维网络结构的多孔高分子吸油粒子。

2、本发明首先提供了一种多孔高分子吸油粒子的制备方法，包括如下步骤：

3、(1)以含有羟丙基甲基纤维素(hpmc)、聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda)和光引发剂的水溶液作为分散相，以含有表面活性剂的油相作为连续相，采用微流控装置将所述分散相和连续相制成单分散的油包水微滴；

4、(2)将所述油包水微滴进行光照交联，然后冷冻干燥，得到所述多孔高分子吸油粒子。

5、上述的制备方法，所述分散相中，所述羟丙基甲基纤维素和水的质量体积比为0.5～2.0g:100ml；具体可为0.5g:100ml、1.0g:100ml或1.5g:100ml；所述聚乙二醇二丙烯酸酯和水的质量体积比为2.0～10.0g:100ml；具体可为5.0g:100ml；所述光引发剂和水的质量体积比为0.1～1.0g:100ml；具体可为1.0g:100ml。

6、上述的制备方法，所述连续相中，所述表面活性剂和溶剂的质量体积比为0.5～2.0g:100ml；具体可为0.5g:100ml。

7、上所述的制备方法中，所述聚乙二醇二丙烯酸酯的分子量为400～800；具体可为600；

8、所述光引发剂为1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮(irgacure2959)、1-羟基己基苯基酮(irgacure184)或安息香双甲醚(irgacure651)；具体可为irgacure2959；

9、所述表面活性剂为山梨醇酐月桂酸酯、聚氧乙烯山梨醇三油酸酯、聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)、失水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯(10)油醚、聚氧乙烯(2)油醚和krytox-peg-krytox中的至少一种；具体可为krytox-peg-krytox；

10、所述连续相中的溶剂为氟化油、矿物油、植物油、橄榄油、硅油和石油醚中的至少一种；具体可为氟化油。

11、上述的制备方法中，制备油包水微滴的步骤中，所述分散相的流速为1000～2000μl/h；具体可为1600μl/h；所述连续相的流速为10～20ml/h；具体可为12ml/h；

12、所述微流控装置的微流控芯片的流道宽度为500～2000μm，具体可为800～2000μm、800～1200μm或1000μm；宽高比为0.5:1～3:1。

13、上述的制备方法，步骤(2)中，所述光照交联在紫外灯照射下进行；

14、所述冷冻干燥的温度为-50～-80℃，时间为6～16h。

15、具体的，所述紫外灯照射的时间可为30～90s，紫外曝光量可为1.5×106～3.0×106j/m2；具体可为2×106j/m2。

16、上述的制备方法在油包水微滴进行光照交联之前还有对所述油包水微滴进行预冷冻的步骤。

17、具体的，所述预冷冻的温度为-50～-80℃，具体可为-80℃；时间为0.5～2h，具体可为1h。

18、本发明还提供了上述制备方法制备得到的多孔高分子吸油粒子。

19、具体的，所述多孔高分子吸油粒子的尺寸为0.8～1.2mm；具体可为1.05±0.081mm、0.95±0.051mm或0.94±0.057mm。

20、上述多孔高分子吸油粒子在吸附油或者油水混合物中的油中的应用也属于本发明的保护范围。

21、优选的，所述多孔高分子吸油粒子吸附的油为大豆油和亚麻籽油中的至少一种。

22、本发明具有如下有益效果：

23、本发明的方法基于微流控装置可以精确控制和操纵微小液滴或颗粒的流动和混合，使粒子具有更高的均匀性和稳定性；吸油粒子采用安全无毒、可食用的材料制备，对环境和人体均无危险性；以pegda为支撑骨架，光引发剂交联hpmc，再经冷冻干燥后得到具有复杂三维网络结构的多孔高分子吸油粒子；本发明制备得到的吸油粒子在37℃生理环境下不易分解，吸附倍率可以达到自身重量的7倍。

技术特征：

1.一种多孔高分子吸油粒子的制备方法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述分散相中，所述羟丙基甲基纤维素和水的质量体积比为0.5～2.0g:100ml；所述聚乙二醇二丙烯酸酯和水的质量体积比为2.0～10.0g:100ml；所述光引发剂和水的质量体积比为0.1～1.0g:100ml。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述连续相中，所述表面活性剂和溶剂的质量体积比为0.5～2.0g:100ml。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述光引发剂为1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、1-羟基己基苯基酮或安息香双甲醚；

5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于：制备油包水微滴的步骤中，所述分散相的流速为1000～2000μl/h；所述连续相的流速为10～20ml/h；

6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述光照交联在紫外灯照射下进行；

7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述方法在油包水微滴进行光照交联之前还有对所述油包水微滴进行预冷冻的步骤。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述预冷冻的温度为-50～-80℃，时间为0.5～2h。

9.权利要求1-8中任一项所述制备方法制备得到的多孔高分子吸油粒子。

10.权利要求9所述的多孔高分子吸油粒子在吸附油或者油水混合物中的油中的应用；

技术总结
本发明公开了一种具有三维网络结构的多孔高分子吸油粒子及其制备方法，属于功能性材料技术领域。本发明公开的多孔高分子吸油粒子的制备方法，包括如下步骤：(1)以含有羟丙基甲基纤维素、聚乙二醇二丙烯酸酯和光引发剂的水溶液作为分散相，以含有表面活性剂的油相作为连续相，采用微流控装置将所述分散相和连续相制成单分散的油包水微滴；(2)将所述油包水微滴进行光照交联，然后冷冻干燥，得到所述多孔高分子吸油粒子。本发明的方法基于微流控装置可以精确控制和操纵微小液滴或颗粒的流动和混合，使粒子具有更高的均匀性和稳定性；制备得到的吸油粒子在37℃生理环境下不易分解，吸附倍率可以达到自身重量的7倍。

技术研发人员：张丽媛,王晓羽,李玉民
受保护的技术使用者：杭州海兰时生物科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15