[发明专利]一种磁性纤维素复合微球及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种尺寸均一可控磁性纤维素复合微球及其制备方法和用途。

背景技术

二十一世纪科学与技术已趋向于可再生的原料以及环境友好、可持续发展的过程与方法。纤维素是地球上最丰富的、可以再生的天然资源之一，具有价廉、可降解并对环境不产生污染等特点，因此世界各国都十分重视对纤维素的研究与开发。纤维素是由纤维素二糖重复单元通过β-（14）-D-糖苷键连接而成的线形高分子，每个脱水葡萄糖单元上的羟基位于C-2、C-3和C-6位置，具有典型的伯醇和仲醇的反应性质，邻近的仲羟基表现为典型二醇结构。可以经过一系列的化学改性，制取不同用途的功能高分子材料。磁性高分子微球是指内部含有磁性超细粉末而具有磁响应性的高分子微球。它是近二十年来发展起来的一种新型功能化材料。磁性高分子微球可进一步通过共聚、表面改性等化学反应在其表面引入多种反应性功能基团，而具有特定反应性，如可通过共价键来结合酶、抗体、细胞等生物活性物质。磁性高分子微球具有一定的磁响应性，因而具有良好的操作性能和生产性能。

生物高分子磁性微球是指以生物高分子为材料制备的表面连接有特殊功能基团的微球。生物高分子磁性微球与化学合成高分子磁性微球相比具有无毒、生物相容性好等优点，可作应用于食品、生物医学、生物工程、免疫测定、环境科学以及化工生产等不同领域。但是现有技术中制备的纤维素微球所用的溶剂难以避免的是有毒有害的有机溶剂，还有纤维素微球含有残留基团易发生团聚、制备工艺及制备出微球后处理复杂等难以避免的缺陷。

发明内容

本发明目的在于提供一种尺寸均一可控的磁性纤维素复合微球，制备工艺及后处理简单、无毒害残留、并可广泛地应用于生物医学、生物工程、环境工程和化学工程等领域。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种磁性纤维素复合微球，由10-90wt％的纤维素以及10-90wt％的磁性纳米粒子组成，直径分布系数在10%以内，粒径在500nm-150μm之间。

按上述方案，所述的磁性纤维素复合微球按如下方式制备而来：

将纤维素溶于-12～-5℃的碱/尿素水溶液或碱/硫脲水溶液中，离心脱泡、除杂质制得纤维素溶液，加入磁性材料混合均匀得到磁性纤维素溶液并作为水相；将油溶性乳化剂以体积比0-10%溶于油性液体作为油相；通过疏水性多孔膜将水相压入油相得到W/O乳液；在搅拌条件下，向W/O乳液滴加固化液，1～10h后分离、洗涤得到磁性纤维素复合微球。

按上述方案，所述的磁性材料为Fe、Fe₂O₃、Fe₃O₄或铁钴镍合金制得的纳米粒子或磁流体。

按上述方案，所述的油溶性乳化剂选用司班80、司班60、吐温80、油酸、油酸钾中的任意一种或任意混合；也可不添加乳化剂。

按上述方案，所述的油性液体为煤油、变压器油、泵油、200#汽油、透平油、液体石蜡、石油醚、大豆油、菜籽油中的任意一种或者任意混合。

按上述方案，油相：水相的体积比为1：3～1：25。

按上述方案，所述的固化液为稀酸水溶液或无机盐水溶液或者两者的混合溶液。

一种磁性纤维素复合微球的制备方法，包含以下步骤：

将纤维素溶于-12～-5℃的碱/尿素水溶液或碱/硫脲水溶液中，离心脱泡、除杂质制得纤维素溶液，加入磁性材料混合均匀得到磁性纤维素溶液并作为水相；将油溶性乳化剂以体积比0-10%溶于油性液体作为油相；通过疏水性多孔膜将水相压入油相得到W/O乳液；在搅拌条件下，向W/O乳液滴加固化液，1～10h后分离、洗涤得到磁性纤维素复合微球；

其中，所述的磁性材料为Fe、Fe₂O₃、Fe₃O₄或铁钴镍合金制得的纳米粒子或磁流体；所述的油相：水相的体积比为1：3～1：25；所述的固化液为稀酸水溶液或无机盐水溶液或者两者的混合溶液。

按上述方案，所述磁性纤维素复合微球应用于药物、酶或生物大分子的载体。

按上述方案，所述磁性纤维素复合微球应用于吸附剂或色谱柱填料。