專利名稱：鈣離子交聯(lián)的聚丙烯酸叔丁酯微囊的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，涉及一種聚合物微囊的制備方法，具體是一種鈣離子交聯(lián)的聚丙烯酸叔丁酯微囊的制備方法。
背景技術(shù)：
聚合物微囊是一種具有空心結(jié)構(gòu)的微、納米尺度材料，微囊的殼層通常是天然或合成的聚合物。聚合物微囊以其優(yōu)越的特性，可廣泛用于藥物的控釋、緩釋，從而提高療效和降低毒副作用，也可用于染料，酶和基因的遞送，光敏組分的保護(hù)和催化等方面。在制備功能性聚合物微囊的方法中，乳液聚合法，模板法和嵌段共聚物自組裝法已經(jīng)被報(bào)道。在功能性的聚合物微囊的制備方面，開發(fā)簡(jiǎn)便的制備方法也是研究者的研究重點(diǎn)之一。在功能性的聚合物微囊的制備方法中，由于在模板尺寸可控、聚合物殼層組分可 選擇和形貌控制等方面的優(yōu)勢(shì)，模板法是最為具應(yīng)用前景的制備方法。但是，在已報(bào)道的模板聚合法中，可聚合的或具有引發(fā)功能的基團(tuán)都要先被引入到犧牲模板表面作為聚合物殼層的生長(zhǎng)點(diǎn)，再通過接枝聚合物鏈并交聯(lián)或直接將單體和交聯(lián)劑共聚形成交聯(lián)聚合物殼層，最后刻蝕除去模板。在此過程中模板的選擇、功能化、聚合和交聯(lián)、刻蝕過程步驟繁多復(fù)雜，且采用的交聯(lián)劑及刻蝕劑具有毒性。同樣，模板-層層自組裝所用的的聚合物必須為聚電解質(zhì)而使其應(yīng)用受限?；谀０宸?，劉等人在《納米技術(shù)》(Liu P. , Liu G. F. , Zhangff. , Jiang F. Crosslinked polymeric nanocapsules with controllable structure viaa “self-templating，，approach. Nanotechnology 2010,21 :015603.)中使用自模板法制備聚醋酸乙烯酯微球，將具有表面可交聯(lián)基團(tuán)(羥基)的功能性模板通過戊二醛共價(jià)交聯(lián)，去除內(nèi)核后得到聚合物納米囊，所用交聯(lián)劑戊二醛具有毒性。本發(fā)明在此基礎(chǔ)上，通過自模板技術(shù)利用離子交聯(lián)制備了具有在酸性介質(zhì)中選擇性崩解特性聚合物微囊。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述，本發(fā)明的目的是提供一種鈣離子交聯(lián)的聚丙烯酸叔丁酯微囊的制備方法。通過乳液聚合方法制備聚丙烯酸叔丁酯微球，并采用離子鍵交聯(lián)，合成酸性介質(zhì)中可控崩解的聚丙烯酸叔丁酯(PtBA)微囊。本發(fā)明包括以下步驟a.將表面活性劑溶于蒸餾水中，加入丙烯酸叔丁酯，并進(jìn)行攪拌分散，然后滴加占丙烯酸叔丁酯摩爾百分含量0. 64%的引發(fā)劑，在溫度為85°C的水浴中聚合8h，得具有乳光的白色乳液b.在步驟a所得的乳液中，滴加0. 12mol/L的鹽酸溶液,滴加速度為5s/滴，使聚丙烯酸叔丁酯表面層水解，水洗至中性；c.將步驟b的水解產(chǎn)物分散于蒸餾水中，加入0. I %的氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH值至10. 0，滴加0. 001g/mL的交聯(lián)劑溶液進(jìn)行交聯(lián)；d.以12000r/min的轉(zhuǎn)速分離表面層經(jīng)離子鍵交聯(lián)的聚丙烯酸叔丁酯微球，除去過量的I丐尚子；e.取步驟d中交聯(lián)的聚丙烯酸叔丁酯微球，加入15mL丙酮除去其內(nèi)部線性聚丙烯酸叔丁酯內(nèi)核，得鈣離子交聯(lián)的聚丙烯酸叔丁酯(PtBA)微囊。上述乳化劑為為十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、十二烷基硫酸鈉(SBS);引發(fā)劑為過硫酸銨(APS)、過硫酸鉀(KPS);交聯(lián)劑為氯化鈣溶液(CaCl2)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果本發(fā)明通過離子鍵交聯(lián)技術(shù)成功制備了鈣離子交聯(lián)的、在酸性介質(zhì)中可選擇性崩解的聚丙烯酸叔丁酯微囊。與共價(jià)交聯(lián)制備聚合物微囊相比，在制備過程中沒有使用有毒的二異氰酸酯、戊二醛等交聯(lián)劑，在避免毒性的同時(shí)采用價(jià)廉易得的鈣離子通過離子鍵交聯(lián)制備聚合物微囊，這樣有望在選擇性介質(zhì)中的實(shí)現(xiàn)載藥微囊對(duì)藥物的最大控制釋放濃度而治療一些急性疾病。同時(shí)這種制備聚丙烯酸叔丁酯微囊的方法具有廣泛的適應(yīng)性，可擴(kuò)展到其它的聚合物膠粒以制備出各種離子鍵交聯(lián)的環(huán)境刺激響應(yīng)性聚合物微囊。
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在常規(guī)的模板法制備交聯(lián)聚合物微囊的實(shí)例中，一般是先在模板通過表面改性化學(xué)鍵合可引發(fā)或可聚合的功能基，在一定條件下實(shí)現(xiàn)模板表面交聯(lián)聚合物的殼層的包覆，刻蝕去除模板得到聚合物微囊。在本發(fā)明中我們直接在乳液聚合制得的聚合物膠粒表面通過部分水解得到羧基化的聚合物微球，采用離子交聯(lián)技術(shù)制得了在酸性介質(zhì)中選擇性崩解的聚丙烯酸叔丁酯微囊。相比之下，本發(fā)明中的聚丙烯酸叔丁酯微囊具有良好的分散性和尺寸穩(wěn)定性，省去了常規(guī)的模板法中模板的修飾及其接枝聚合的過程，其制備工藝簡(jiǎn)單易行，成本低，且不使用有毒化學(xué)試劑。


圖I為本發(fā)明中聚丙烯酸叔丁酯乳膠粒的透射電鏡照片。圖2為本發(fā)明中表面部分水解后的聚丙烯酸叔丁酯微球的透射電鏡照片。圖3為本發(fā)明中離子鍵交聯(lián)的聚丙烯酸叔丁酯微囊的透射電鏡照片。圖4為本發(fā)明中各中間產(chǎn)物的粒徑分布圖。
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案再作進(jìn)一步的說明實(shí)施例Ia.稱取O. 06g十二燒基苯磺酸鈉溶于145mL蒸懼水中，然后加入IOmL丙烯酸叔丁酯，并進(jìn)行機(jī)械攪拌分散30min,攪拌速度為300rpm升溫至85°C,以5s/滴的速度滴加過硫酸銨溶液(O. Ig過硫酸銨溶于5mL蒸餾水)，在水浴中聚合8h，得到具有乳光的白色聚丙烯酸叔丁酯納米顆粒(見圖I)。從透射電鏡圖I可以看出，聚丙烯酸叔丁酯納米顆粒的粒徑大小均一，為50nm,分散均勻。動(dòng)態(tài)光散射測(cè)試的粒徑分布如圖4 ；b.將O. 12mol/L的鹽酸溶液以5s/滴的速度滴入25mL步驟a所得的乳液中，反應(yīng)6小時(shí)。將表面部分水解的納米顆粒離心洗滌至中性，分散于IOOmL蒸餾水中備用。表面部分水解的聚丙烯酸叔丁酯納米顆粒見圖2。從透射電鏡圖2可以看出由于水解后的納米顆粒鏈段伸展，納米顆粒的粒徑增至150nm，分散均勻。動(dòng)態(tài)光散射測(cè)試的粒徑分布如圖4 ；
c.取12. 5mL步驟b中表面部分水解的納米顆粒分散于87. 5mL蒸懼水中，加入O. I %的氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)溶液pH為10. O。在室溫和300rpm的機(jī)械攪拌下，以5s/滴的速度滴入O. 001g/mL的氯化鈣溶液進(jìn)行交聯(lián)，反應(yīng)6h ；d.以12000r/min的轉(zhuǎn)速分離離子鍵交聯(lián)的聚丙烯酸叔丁酯微球，除去過量的鈣
離子；e.在室溫和磁力攪拌下，在交聯(lián)的納米顆粒中加入15ml丙酮用以除去交聯(lián)殼層內(nèi)部囊化的線性聚丙烯酸叔丁酯，反應(yīng)I天。重復(fù)c步驟3次，得到聚丙烯酸叔丁酯納米微囊。透射電鏡參見圖3，納米微囊的殼厚為40nm，空腔大小為lOOnm，且分散均勻。動(dòng)態(tài)光散射測(cè)試的粒徑分布如圖4。如圖4所示，在聚合物微囊的制備過程中，由動(dòng)態(tài)光散射的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)水解之后，由于微球表面羧基的親水性增加，聚合物鏈伸展使得微球的粒徑在水解后變大；鈣離子交聯(lián)之后，交聯(lián)的聚合物殼層限制了聚合物鏈伸展而使得其粒徑有所減小；刻蝕模板后由于聚合物微囊的在水中的溶脹作用，動(dòng)態(tài)光散射所得聚合物微囊的粒徑 比相應(yīng)的透射電鏡的結(jié)果要大。整個(gè)制備過程中，尺寸分布近單分散。實(shí)施例2a.稱取O. 06g十二烷基硫酸鈉溶于145mL蒸餾水中，然后加入IOmL丙烯酸叔丁酯，并進(jìn)行機(jī)械攪拌分散30min,攪拌速度為300rpm升溫至85°C,以5s/滴的速度滴加過硫酸銨溶液(O. Ig過硫酸銨溶于5mL蒸餾水)，在水浴中聚合8h，得到具有乳光的白色聚丙烯酸叔丁酯納米顆粒。從透射電鏡圖可以看出，聚丙烯酸叔丁酯納米顆粒的粒徑約為40nm，較難分辨球形形貌，顆粒間粘結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重。b.將O. 12mol/L的鹽酸溶液以5s/滴的速度滴入25mL步驟a所得的乳液中，反應(yīng)6小時(shí)。表面部分水解的納米顆粒離心洗滌至中性，分散于IOOmL蒸餾水中備用。表面部分水解的聚丙烯酸叔丁酯納米顆粒。從透射電鏡圖可以看出，納米顆粒的粒徑增大，粘結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重，粒徑難以分辨。c.取12. 5mL步驟b中表面部分水解的納米顆粒分散于87. 5mL蒸懼水中，加入O. I %的氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)溶液pH為10. O。在室溫和300rpm的機(jī)械攪拌下，以5s/滴的速度滴入O. 001g/mL的氯化鈣溶液進(jìn)行交聯(lián)，反應(yīng)6h。d.以12000r/min的轉(zhuǎn)速分離離子鍵交聯(lián)的聚丙烯酸叔丁酯微球，除去過量的鈣離子。e.在室溫和磁力攪拌下，在交聯(lián)的納米顆粒中加入15ml丙酮用以除去交聯(lián)殼層內(nèi)部囊化的線性聚丙烯酸叔丁酯，反應(yīng)I天。重復(fù)c步驟3次，得到產(chǎn)物在透射電鏡分析中基本觀察不到空心結(jié)構(gòu)。實(shí)施例3a.稱取O. 06g十二燒基苯磺酸鈉溶于145mL蒸懼水中，然后加入IOmL丙烯酸叔丁酯，并進(jìn)行機(jī)械攪拌分散30min,攪拌速度為300rpm升溫至85°C,以5s/滴的速度滴加過硫酸銨溶液(O. Ig過硫酸銨溶于5mL蒸餾水)，在水浴中聚合8h，得到具有乳光的白色聚丙烯酸叔丁酯納米顆粒。從透射電鏡圖可以看出，聚丙烯酸叔丁酯納米顆粒的粒徑為60nm，有一定的團(tuán)聚現(xiàn)象。b.將O. 12mol/L的鹽酸溶液以5s/滴的速度滴入25mL步驟a所得的乳液中，反應(yīng)6小時(shí)。將表面部分水解的納米顆粒離心洗滌至中性，分散于IOOmL蒸餾水中備用。表面部分水解的聚丙烯酸叔丁酯納米顆粒。從透射電鏡圖可以看出，納米顆粒的粒徑增至170nm，且能觀察到團(tuán)聚。c.取12. 5mL步驟b中表面部分水解的納米顆粒分散于87. 5mL蒸懼水中，加入O. I %的氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)溶液pH為10. O。在室溫和300rpm的機(jī)械攪拌下，以5s/滴的速度滴入O. 001g/mL的氯化鈣溶液進(jìn)行交聯(lián)，反應(yīng)6h。d.以12000r/min的轉(zhuǎn)速分離離子鍵交聯(lián)的聚丙烯酸叔丁酯微球，除去過量的鈣離子。e.在室溫和磁力攪拌下，在交聯(lián)的納米顆粒中加入15ml丙酮用以除去交聯(lián)殼層內(nèi)部囊化的線性聚丙烯酸叔丁酯，反應(yīng)I天。重復(fù)c步驟3次，得到聚丙烯酸叔丁酯納米微 囊。從透射電鏡圖可以看出，納米微囊的殼厚為30nm，空腔大小為120nm，團(tuán)聚嚴(yán)重，且納米微囊數(shù)量較少。
權(quán)利要求
1.一種鈣離子交聯(lián)的聚丙烯酸叔丁酯微囊的制備方法，其特征在于采用自模板法結(jié)合離子鍵交聯(lián)技木。所述方法包括以下步驟 a.將表面活性劑溶于蒸餾水中，加入丙烯酸叔丁酷，并進(jìn)行攪拌分散，然后滴加占丙烯酸叔丁酯摩爾百分含量O. 64%的引發(fā)劑，在溫度為85°C的水浴中聚合8h，得具有乳光的白色乳液 b.在步驟a所得的乳液中，滴加O.12mol/L的鹽酸溶液，滴加速度為5s/滴，使聚丙烯酸叔丁酯表面層水解，水洗至中性； c.將步驟b的水解產(chǎn)物分散于蒸餾水中，加入O.I %的氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH值至10. 0，滴加O. 001g/mL的交聯(lián)劑溶液進(jìn)行交聯(lián)； d.以12000r/min的轉(zhuǎn)速分離表面層經(jīng)離子鍵交聯(lián)的聚丙烯酸叔丁酯微球，除去過量 的鈣離子； e.取步驟d中交聯(lián)的聚丙烯酸叔丁酯微球，加入15mL丙酮除去其內(nèi)部線性聚丙烯酸叔丁酯內(nèi)核，得鈣離子交聯(lián)的聚丙烯酸叔丁酯微囊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種鈣離子交聯(lián)的聚丙烯酸叔丁酯微囊的制備方法，其特征是上述的乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉、或?yàn)槭榛蛩徕c；引發(fā)劑為過硫酸銨、或?yàn)檫^硫酸鉀；交聯(lián)劑為氯化鈣溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鈣離子交聯(lián)的聚丙烯酸叔丁酯微囊的制備方法，包括以下步驟通過乳液聚合法制備出聚丙烯酸叔丁酯微球；將其表面層部分水解得到表面羧基化的聚丙烯酸叔丁酯微球；再用鈣離子將表面羧基交聯(lián)，除去聚合物內(nèi)核后得到鈣離子交聯(lián)的聚丙烯酸叔丁酯微囊。本發(fā)明是通過自模板方法制備聚合物微球，并采用離子鍵交聯(lián)表面層，刻蝕模板后得到酸性介質(zhì)中可控崩解的聚合物微囊。其制備工藝簡(jiǎn)單，所制得的聚合物微囊在藥物控釋、緩釋領(lǐng)域有一定的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B01J13/14GK102847496SQ20111018543
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月2日
發(fā)明者劉鵬, 董云, 牟斌, 杜鵬程, 王赟姣 申請(qǐng)人:蘭州大學(xué)