專利名稱：一種單分散聚合物微球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚合物微球的制備方法，具體地說涉及一種單分散聚合物微球的制備方法。
背景技術(shù)：
粒徑可控的單分散聚合物微球作為功能高分子材料，在標準計量、化學(xué)化工、醫(yī)學(xué)免疫及某些高新技術(shù)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景[曹同玉，戴兵，戴俊燕.高分子通報，1995，29(3)173-180]，其中在醫(yī)藥和生物化學(xué)領(lǐng)域中，可用于臨床檢驗、藥物釋放、癌癥和肝炎的診斷，細胞的標記、識別、分離和培養(yǎng)，放射免疫固相載體以及免疫吸收等方面。
聚合物微球的制備方法大致可分為兩類，一是由單體出發(fā)的聚合反應(yīng)或縮聚反應(yīng)形成微球，二是聚合物溶液經(jīng)物理或物理化學(xué)手段處理后形成微球[Omi S.ケミヤルエンヅニヤリング[J]，1994，39(5)353-361]。設(shè)計和制備粒徑可控，且粒徑在1～20μm的單分散聚合物微球是研究者多年來追求的目標[Kamiya M，Koyama K，Matsuda H，et al.J.Appl.Polym.Sci.[J]，1993，50107-111]。目前，單分散聚合物微球主要的制備方法有乳液聚合法、種子溶脹法[Ugelstad J，Ellingsen T，Berge A，et al.Magnetic polymerparticles and process for the preparation thereof.World pat，1983，WO83/03920]、[康繼超，魏樹禮.清除骨髓中癌細胞的磁性微球的研究I.單分散、大粒徑交聯(lián)聚合物多孔微球的研究.第六屆全國藥劑學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集.武漢1996]和分散聚合法[胡建華，呂緒良，楊武利，徐小軍，府壽寬.單分散聚合物微球的制備及其影響因素.復(fù)旦學(xué)報(自然科學(xué)版).1997，36464-467]。用乳液聚合法可以得到的單分散微球粒，但粒徑很難大于1微米，對于許多應(yīng)用來說粒徑太??；而種子溶脹法雖然可以制備1～10微米的微球，但產(chǎn)品性能受分散介質(zhì)、穩(wěn)定劑、引發(fā)劑、反應(yīng)溫度等眾多因素的影響，過程復(fù)雜，控制困難，周期長；分散聚合法雖然比種子溶脹法過程簡單，但是依然比較復(fù)雜，影響因素較多，操作困難，周期長。
上世紀九十年代以來，開發(fā)了一種新型乳化技術(shù)-膜乳化法[NakashimaT，Shimazu M.Kagaku Kogaku Ronbunshu[J]，1993，19984-990]、[TadaoN，Masataka S，Masato K.Adv.Durg.Deli.Rev.[J]，2000，4547-56]，與機械攪拌、超聲乳化等傳統(tǒng)乳化方法相比，用膜乳化法制備的乳狀液滴具有極佳的單分散性和良好的界面性能，并可以通過對分散壓力和膜孔徑的控制獲得不同尺寸、單分散的微乳狀液；通過調(diào)整分散劑，乳液具有很好的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對乳液聚合法、種子溶脹法和分散聚合法制備聚合物微球過程復(fù)雜的缺點，提供一種制備粒徑在2～20μm且粒徑可控的單分散聚合物微球方法。本發(fā)明制備過程簡單、能耗小。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是膜乳化法-液中干燥聯(lián)用法，膜乳化的基本原理是在膜兩側(cè)壓差的作用下使分散相以微小液滴的形式通過微孔膜，從而形成分散相液滴制得乳液(圖1)；液中干燥法的基本原理是通過升高溫度或者減壓的方法，從乳狀液中除去分散相揮發(fā)性溶劑以制備微囊/球。膜乳化和液中干燥法都屬于物理過程，本發(fā)明的制備過程及條件如下以丙酮、氯仿、二氯甲烷、正己烷、四氯化碳等作為溶劑的不同濃度(2％～30％)(W/V)的疏水性聚合物溶液作為分散相(O)，以聚乙烯醇(PVA)(0.5％～10％)(W/V)和十二烷基磺酸鈉(SDS)(0.01％～0.2％)(W/V)水溶液作為連續(xù)相(W)，O/W比為1∶40～1∶10，在外加壓力(0.01～0.8MPa)作用下，分散相通過硅多孔膜(SPG)微孔(0.9～9.5um一系列膜孔徑)壓入連續(xù)相中，從而制備出單分散的O/W型乳狀液。將制得的O/W型乳狀液迅速轉(zhuǎn)移至40～80℃恒溫槽中，低速攪拌4～6小時。隨著分散相溶劑不斷向連續(xù)相擴散并逐漸揮發(fā)除去，聚合物逐漸析出，最終固化成聚合物微球。
本發(fā)明具有的新穎性和創(chuàng)造性
1、本發(fā)明采用的膜乳化-液中干燥聯(lián)用法與大量文獻中報道的制備單分散聚合物微球的原理和過程不同。乳液聚合法、種子溶脹法和分散聚合法都是采用化學(xué)聚合方法，而本發(fā)明采用的是物理法。具體分析乳液聚合法是單體在水介質(zhì)中，由乳化劑分散成乳狀液狀態(tài)進行聚合反應(yīng)生成微球的一種方法。種子溶脹法是將事先制備好的聚合物種子溶脹，吸附單體再聚合，可以通過多步溶脹聚合制備出較大(但仍小于10μm)粒徑的微球。分散聚合法是一種特殊類型的沉淀聚合，單體、穩(wěn)定劑和引發(fā)劑都溶解在介質(zhì)中，反應(yīng)前為均相體系，所生成的聚合物不溶解在介質(zhì)中，最后產(chǎn)品沉淀出來。而本發(fā)明的膜乳化-液中干燥聯(lián)用法是純物理方法，過程簡單，通過膜孔徑控制乳狀液滴大小，經(jīng)液中干燥直接制備出所需粒徑的聚合物微球。
2、本發(fā)明與化學(xué)聚合方法比較過程及操作簡單，耗能小，所需時間短，整體時間約在8～11小時。


圖1為本發(fā)明膜乳化原理示意圖。
圖2為本發(fā)明制備的聚合物微球掃描電鏡圖，顯示出其表面具有較高的光潔度。
圖3為本發(fā)明制備的聚合物微球掃描電鏡圖，顯示出其粒徑為單分散。
圖4為本發(fā)明制備的聚合物微球的粒徑大小和膜孔徑的關(guān)系圖，顯示這兩者之間成線性關(guān)系。
圖5為本發(fā)明通過不同膜孔徑制備出的聚合物微球的粒徑分布圖。
具體實施例方式
本發(fā)明制備過程可參見圖1。本發(fā)明制備的聚合物微球球型度高，表面光潔度高(參見圖2)、粒徑為單分散(參見圖3)；聚合物微球的粒徑大小和膜孔徑大小成線性關(guān)系(參見圖4，，圖中的膜孔徑為5.25um)，可以通過膜孔徑來控制聚合物微球的粒徑(參見圖5)，從而制備出粒徑為2～20um一系列單分散的聚合物微球，以滿足不同目的的技術(shù)要求。
實施例1以丙酮為溶劑，濃度2％(W/V)的聚苯乙烯溶液作為分散相(O)，以0.5％(W/V)聚乙烯醇(PVA)和0.2％(W/V)十二烷基磺酸鈉(SDS)水溶液作為連續(xù)相(W)，O/W比為1∶40。在0.03外加壓力作用下，分散相通過孔徑為0.9um的SPG膜壓入連續(xù)相中，制備出單分散的O/W型乳狀液。將制得的O/W型乳狀液迅速轉(zhuǎn)移至40～80℃恒溫槽中，低速攪拌4～6小時。隨著分散相溶劑不斷向連續(xù)相擴散并逐漸揮發(fā)除去，聚合物逐漸析出，最終固化成聚合物微球。本實施例制備的微球粒徑為2um。
實施例2、以正己烷為溶劑，濃度30％(W/V)的聚苯乙烯溶液作為分散相(O)，以5％(W/V)聚乙烯醇(PVA)和0.01％(W/V)十二烷基磺酸鈉(SDS)水溶液作為連續(xù)相(W)，O/W比為1∶10。在0.3MPa外加壓力作用下，分散相通過孔徑為9.5um的SPG膜壓入連續(xù)相中，其余條件同實施例1。本實施例制備的微球粒徑為20um。
實施例3、以氯仿為溶劑，濃度20％(W/V)的聚苯乙烯溶液作為分散相(O)，以10％(W/V)聚乙烯醇(PVA)和0.2％(W/V)十二烷基磺酸鈉(SDS)水溶液作為連續(xù)相(W)，O/W比為1∶40。在0.8MPa外加壓力作用下，分散相通過孔徑為5.0um的SPG膜壓入連續(xù)相中，制備出單分散的O/W型乳狀液。其余條件同實施例1。本實施例制備的微球粒徑為10um。
通過上述實施例的描述，還可以看出1、文獻4采用的是兩步溶脹法制備聚合物微球，整個制備過程在50小時以上。本發(fā)明制備時間在8～11小時左右。
2、文獻6采用的是分散聚合法制備聚合物微球，整個制備過程至少需要24小時。
權(quán)利要求
1.一種單分散聚合物微球的制備方法，將聚合物溶解于有機溶劑中作為分散相O，其濃度為2％～30％(W/V)；
0.5～10％(W/V)聚乙烯醇和0.01～0.2％(W/V)的十二烷基磺酸鈉水溶液為連續(xù)相W，O/W比為1∶40～1∶10，在0.01～0.8MPa的外加壓力作用下，分散相通過硅多孔膜壓入連續(xù)相中，制備出單分散的O/W型乳狀液，40～80℃干燥后得到單分散的聚合物微球；上述疏水性聚合物為聚苯乙烯；上述有機溶劑為丙酮、氯仿、二氯甲烷、正己烷或四氯化碳。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述硅多孔膜的孔徑為0.9～9.5um。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述聚合物微球的粒徑為2～20um。
全文摘要
一種單分散聚合物微球的制備方法，以丙酮、氯仿、二氯甲烷、正己烷、四氯化碳等作為溶劑的不同濃度(2％～30％)(W/V)的聚合物溶液作為分散相(O)，以聚乙烯醇(PVA)(0.5％～10％)(W/V)和十二烷基磺酸鈉(SDS)(0.01％～0.2％)(W/V)水溶液作為連續(xù)相(W)，O/W比為1∶40～1∶10，在外加壓力(0.01～0.8MPa)作用下，分散相通過硅多孔膜(SPG)微孔(0.9～9.5um一系列膜孔徑)壓入連續(xù)相中，從而制備出單分散的O/W型乳狀液。將制得的O/W型乳狀液迅速轉(zhuǎn)移至40～80℃恒溫槽中，低速攪拌4～6小時，最終固化成聚合物微球。
文檔編號B01J13/02GK1608725SQ20031010147
公開日2005年4月27日 申請日期2003年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月20日
發(fā)明者張瓊鋼, 包德才, 馬小軍 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所