[发明专利]一种微反应器中制备核壳结构胶束的方法

说明书

技术领域

本发明属于双亲性无规共聚物自组装领域，特别涉及一种微反应器中制备核壳结构胶束的方法。

背景技术

微反应器内部尺寸小，其特征尺度通常为数百微米量级，具有优良的传热性能，能有效的减少混合时间，因此在化学工业中引起广泛关注。微反应器通常是指内部尺寸在几十到几百微米的化学反应器，例如最常见的微通道反应器。微反应器内部管道具有极大的比表面积，因此带来了极大的传热效率及混合效率，更容易实现对反应温度的精确控制。微反应器可通过流量调节瞬间控制反应物配比和反应时间等反应参数，可以有效提高收率、选择性、安全性及分散度。微反应器便于放大。

具有环境响应性的共聚物由于其特殊性质以及在应用方面的潜在应用价值在近十年来引起了科学家的广泛重视。双亲性聚合物自组装纳米材料由于其尺寸效应和表面与界面效应等，可制得与常规材料性质不同的特殊材料。双亲性聚合物在不同条件下，通过氢键作用、静电相互作用、亲疏水相互作用和范德华力等可以在选择性溶剂中自组装得到形态不同的超分子聚集体结构，如球状、柱状、层状、囊泡状等。双亲性聚合物的自组装过程及其胶束形态主要是受热力学驱动，但体系中高分子链的热运动由于容易受到动力学原因的影响，较难达到热力学最稳定状态。因此，双亲性共聚物自组装胶束的过程，受到外界诸多因素的影响，如：共溶剂种类、浓度、不良溶剂含量、离子强度以及pH值等，通过控制这些因素来调节热力学及动力学相互作用，得到不同形态、大小、微相结构以及表面构造等的胶束粒子。

按聚合物的结构，双亲性聚合物可分为嵌段、超支和无规等。双亲性无规共聚物相对与嵌段及超支聚合物来说，简单易得、来源丰富。但是由于双亲性无规共聚物结构不具有规整性链段，因此在自组装过程中，很难形成核壳分明的聚合物胶束。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种微反应器中制备核壳结构胶束的方法，针对现阶段无规共聚物难以制备核壳分明的胶束，且胶束粒径分布不均匀的问题，提供了简单而易控制的解决方法。

本发明的一种微反应器中制备核壳结构胶束的方法，包括：

1)聚合物的合成：把一定量疏水单体单体甲基丙烯酸丁酯(BMA)、亲水单体甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DM)和引发剂偶氮二异丁氰(AIBN)加入溶剂中在50～100℃的油浴条件下反应24～48h，将所得聚合物进行纯化、真空干燥，得到双亲性无规共聚物P(BMA-co-DM)。

2)制备甲液：将双亲性无规共聚物P(BMA-co-DM)完全溶解到共溶剂A中，得到甲液。

3)制备乙液：将共溶剂A加入到一定量的超纯水中，制备成选择性溶剂，得到乙液。

4)自组装胶束的制备：将甲液和乙液分别装入注射器中，置于两台单通道微量注射泵1，2上，并将1，2分别接到Y型微通道反应器的进料口3，4；甲液、乙液两液相在内径为0.5mm的微反应通道中相遇，在80～150℃恒温槽中进行自组装，生成尺寸均一的胶束B；胶束B由出料口5进入冰浴池，在0℃条件下冻结胶束形貌，最后在冰水中固定胶束。

所述步骤2)中的共溶剂A为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、1，4-二氧六环(Dioxane)、四氢呋喃(THF)。

所述步骤2)中的质量浓度范围为1mg/mL～20mg/mL。

所述步骤4)中的甲液的流速为10～50μL/min，乙液的流速为50～200μL/min。

所述步骤4)中胶束粒径为200～1000nm。

本发明中使用的微反应器为Hadar(Y型，PTFE材质)，型号为KC-M-Y-P，产于日本YMC株式会社。

本发明将一定量疏水单体单体甲基丙烯酸丁酯(BMA)、亲水单体甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DM)和引发剂偶氮二异丁氰(AIBN)加入溶剂中在油浴条件下反应24～48h，将所得聚合物进行纯化、真空干燥，得到双亲性无规共聚物P(BMA-co-DM)。将双亲性无规共聚物P(BMA-co-DM)溶解到共溶剂A中得到甲液；将共溶剂A加入到超纯水中得到乙液。将甲液和乙液分别装入注射器中，置于两台单通道微量注射泵1，2上，并将1，2分别接到Y型微通道反应器的进料口3，4；甲液、乙液两液相在内径为0.5mm的微反应通道中相遇，在80～150℃恒温槽中进行自组装，生成尺寸均一的胶束B；胶束B由出料口5进入冰浴池，在0℃条件下冻结胶束形貌，最后在冰水中固定胶束。