[发明专利]GMA在硅胶表面高效接枝的新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种GMA在硅胶微粒表面高效接枝的合成方法。

背景技术

甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）是一种含环氧基团的烯类单体，通过均聚合或共聚合可制得带有环氧基团的聚合物大分子。环氧基团是一种活泼基团，易与羧基、羟基及氨基等多种基团发生开环反应，故含有GMA单体单元的聚合物具有高的化学活性；另外，通过环氧基团的开环反应，还可将含GMA单体单元的聚合物转变为多种功能大分子。基于上述特点，如果将GMA接枝聚合于固体微粒（或膜）表面，所形成的接枝微粒（或接枝膜）也同样具有高的化学活性；而通过环氧基团的开环反应，这些接枝微粒（或接枝膜）也同样可转变成功能性接枝微粒（或接枝膜）。事实上，上述两类接枝微粒（或接枝膜）在众多科学技术领域都有着重要应用。比如，含有GMA单体单元的接枝微粒（或接枝膜），可用于酶的固定化、构建蛋白质芯片、蛋白质及多肽的分离纯化等。而由含GMA单体单元的接枝微粒功能化转变而形成的微粒（或膜），其应用范围则更加广泛，比如用作螯合吸附材料用于环境治理，用作固相萃取剂用于天然物质及生物大分子的分离与纯化，用作色谱固定相用于物质的分析测定，用作功能载体设计新的药物释放体系，用作敏感性材料用于分子识别等。总之，高效地实现单体GMA在固体微粒表面的接枝聚合，具有重要的科学价值。本发明的目标正是通过分子设计，构建新的表面引发体系，实现GMA在微米级硅胶微粒表面的高效接枝聚合，制备高接枝度的接枝微粒PGMA/SiO₂。

公告号为CN101857667B的专利“一种制备高接枝度功能微粒的方法”中，通过以含氨基的硅烷偶联剂为交联剂，对硅胶微粒表面进行改性，与过硫酸盐形成氧化还原引发体系，使得固体微粒表面容易引入引发基团，制得了高接枝度的功能微粒。而本发明中则采用了在硅胶微粒表面引入巯基，形成巯基-AIBN表面引发体系，从而实施油溶性单体GMA硅胶微粒表面的接枝聚合。此外，本发明在制得高接枝度的接枝微粒PGMA/SiO₂的基础上，还对其进行了功能化转变，将其转变为带有高密度磺酸根的功能接枝微粒，该功能接枝微粒对生物碱分子可产生更强的吸附作用，可用作固体吸附剂，可对植物组织中的生物碱进行有效的固相萃取。

发明内容

本发明在现有接枝技术中，提出了一种新的高效接枝方法，通过分子设计，构建新的表面引发体系，实现GMA在微米级硅胶微粒表面的高效接枝聚合，制备高接枝度的接枝微粒，并且在该基础上对其进行了功能化转变。

本发明采用的技术方案是：一种GMA在硅胶表面高效接枝的新方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将活化硅胶加入到甲苯溶剂中，然后使用含巯基的偶联剂对硅胶微粒进行表面改性，得到表面含有巯基的改性硅胶微粒MPMS-SiO₂；

（2）分别向加有改性硅胶微粒MPMS-SiO₂的容器中加入DMF和单体GMA，在体系温度升至50-60℃时加入引发剂AIBN，恒温下使MPMS-SiO₂进行接枝聚合反应，得到接枝微粒PGMA/SiO₂；

（3）在容器中分别加入溶剂DMF和接枝微粒PGMA/SiO₂，使之溶胀，再加入呈碱性的阴离子功能化试剂对氨基苯磺酸钠水溶液，升温至75-85℃，搅拌使接枝大分子PGMA的环氧基团与对氨基苯磺酸钠的氨基之间发生开环反应，保持恒温至反应结束，得到阴离子功能化的功能接枝微粒，即苯磺酸钠功能化的接枝微粒BSNa-PGMA/SiO₂。

优选地，步骤一中以克为计量单位的活化硅胶与以毫升为计量单位的甲苯溶剂和偶联剂的用量比例为2.5-3.0：125-130：2.5-3.0。

优选地，所述的偶联剂包括γ-巯丙基三甲氧基硅烷。

优选地，步骤二中以克为计量单位的MPMS-SiO₂、以毫升为计量单位的DMF和单体GMA以及以克为计量单位的引发剂AIBN的用量比例为1.2-1.5:70：9.9-10.0：0.0867-0.0874。

优选地，步骤三中以毫升为计量单位的DMF和对氨基苯磺酸钠水溶液以及以克为计量单位的PGMA/SiO₂的用量比例为50:10：1.5-1.7，其中对氨基苯磺酸钠水溶液中每10ml溶有3.94-4.05 g对氨基苯磺酸钠。

优选地，所述的阴离子功能化试剂也可选用对羟基苯磺酸钠水溶液。