[发明专利]一种羧基化聚苯乙烯纳米微球及其制备方法与应用

说明书

本发明属于高分子材料制备技术领域，具体公开了一种羧基化聚苯乙烯纳米微球及其制备方法与应用。本发明将苯乙烯、羧基单体和引发剂混合溶液分散到含有稳定剂的乙醇水溶液，在60～80℃下反应6～12h，得到羧基化聚苯乙烯纳米微球。通过乙醇和水多次离心洗涤，除去未反应的单体及其他小分子物质得到粒径大小均一的羧基化聚苯乙烯纳米微球溶液。本发明制备的羧基化聚苯乙烯纳米微球表面携带有羧基，具有表面反应能力好、比表面积大等优异的性质，对生物分子(如蛋白质)具有很高的反应活性，可应用于细胞标记、蛋白标记等生物医学领域。

技术领域

本发明涉及高分子材料制备技术领域，尤其涉及一种羧基化聚苯乙烯纳米微球及其制备方法与应用。

背景技术

单分散且功能化的聚合物微球因其优良的物理化学特性，广泛应用于生物医学的各个领域，而聚苯乙烯微球由于其具有机械性能优良、吸附性好、表面反应能力强等优点，应用最为广泛。目前制备聚苯乙烯微球的方法有乳液聚合、分散聚合、悬浮聚合、种子聚合等。分散聚合的优点是操作简单，单体和溶剂的选择范围较广；不足之处是很难在聚合反应中引入交联剂制备高交联微球，因为高交联的核不容易吸收单体和交联剂，使聚合主要在核的表面进行，从而容易引起微球之间的交联和粒径的不均一。故通过分散聚合制备出单分散且粒径大小均一的聚苯乙烯微球仍存在技术难度。

羧基化聚苯乙烯微球，即是通过对聚苯乙烯微球进行改性，而将羧基引入其上，最终得到的具有羧基的聚苯乙烯微球。适用于羧基化微球的制备方法也有多种，目前主要使用的策略有两种：一种是先将带有羧基的单体与苯乙烯单体混合后，再进行聚合，即采用共聚改性的方法。另一种是采用接枝改性的方法，即先利用苯乙烯通过分散聚合等方法合成聚苯乙烯，随后再采用分散聚合的方法，使所得的聚苯乙烯和带有羧基的单体聚合，从而制备羧基化微球。羧基化微球和当前已制得的其他表面携带不同官能团的微球相比，羧基能够与生物大分子发生反应且稳定性较好，具有广阔的应用前景。

因此，如何提供一种羧基化聚苯乙烯纳米微球及其制备方法与应用，使制备的聚苯乙烯纳米微球进行羧基改性，同时保证改性后的微球粒径大小均一，呈单分散状态是本领域亟待解决的难题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种羧基化聚苯乙烯纳米微球及其制备方法与应用，本发明避免了聚苯乙烯纳米微球在制备时粒径不均一的问题，同时简化了羧基改性工艺。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种羧基化聚苯乙烯纳米微球的制备方法，包括以下步骤：

1)将苯乙烯、羧基单体和引发剂混合，得到混合溶液A；

2)将稳定剂与乙醇溶液混合，得到混合溶液B；

3)混合溶液A与混合溶液B混合，反应得到羧基化聚苯乙烯纳米微球。

优选的，所述羧基单体为马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。

优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰和过氧化乙酰中的一种或几种。

优选的，所述稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的一种或几种。

优选的，所述乙醇溶液为乙醇水溶液，其中乙醇与水的质量比为7:3～9:1。

优选的，所述步骤3)中的反应在300～600rpm的搅拌条件下进行，反应的温度为60～80℃，反应的时间为6～10h。

优选的，所述苯乙烯、羧基单体、引发剂、稳定剂与乙醇溶液的质量比为10～45：1.5～8：0.3～1.2：1～30：100。

本发明的另一目的是提供一种羧基化聚苯乙烯纳米微球的制备方法制备得到的羧基化聚苯乙烯纳米微球。

优选的，所述羧基化聚苯乙烯纳米微球的粒径为500～1200nm。