本發(fā)明涉及一種制備超大孔微球的方法，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

超大孔微球是一種具有微米級(jí)三維網(wǎng)狀孔隙結(jié)構(gòu)的聚合物微球。因其具有高通量、低傳質(zhì)阻力的特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于分離純化、催化劑載體、酶與細(xì)胞的固定化等眾多領(lǐng)域。

目前，制備超大孔微球的致孔方法主要包括固體顆粒致孔法，表面活性劑反膠團(tuán)溶脹法以及冰晶致孔法。（1）固體顆粒致孔法是指在聚合物微球的制備過(guò)程中加入無(wú)機(jī)固體顆粒，聚合結(jié)束后，再除去固體顆粒，從而在聚合物微球中形成多孔結(jié)構(gòu)。因此聚合物微球的孔徑大小可以通過(guò)改變無(wú)機(jī)固體顆粒的大小來(lái)調(diào)節(jié)。然而，由于固體顆粒不易被包覆，這導(dǎo)致所得微球的孔徑分布不易控制，重現(xiàn)性較差(Y Shi, Y Sun, Chromatographia, 2003, 57, 29-35；CN1695795)。（2）表面活性劑反膠團(tuán)溶脹法是將大量的油溶性表面活性劑加入油相中，從而在油相中形成大量的反向膠團(tuán)，當(dāng)油相通過(guò)穩(wěn)定劑的作用穩(wěn)定分散到水相后，表面活性劑所形成的反向膠團(tuán)會(huì)自發(fā)的吸水溶脹，在油相中形成雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)，在聚合過(guò)程中，水相與聚合物逐漸發(fā)生相分離，水相占據(jù)一定的空間，聚合完成后，將水相除去形成孔結(jié)構(gòu)。水和聚合物相分離程度的不同將會(huì)形成不同尺寸的貫穿孔，所得的聚合物微球孔徑最大可達(dá)500 nm，但其制備過(guò)程較為繁瑣，而且反應(yīng)結(jié)束后，表面活性劑不易去除干凈，可能對(duì)微球在生物方面的應(yīng)用產(chǎn)生不利的影響（WQ Zhou, TY Gu, ZG Su, GH Ma, European Polymer Journal, 2007, 43, 4493-4502；CN1903890）。此外，CN104558350A公開(kāi)了一種采用自制的雙親性?xún)汕抖未蠓肿訂误w作為表面活性劑，苯乙烯為單體，二乙烯苯為交聯(lián)劑，通過(guò)懸浮聚合制備超大孔聚合物微球的方法，所得微球粒徑為15~300 μm，孔徑為200~3000 nm。但是此方法需要預(yù)制特定的表面活性劑單體，制備過(guò)程復(fù)雜，耗時(shí)長(zhǎng)，后處理復(fù)雜。（3）冰晶致孔法是以冰晶作為致孔劑，在零度以下采用冷凍聚合的方式引發(fā)水溶性單體和交聯(lián)劑聚合后，再經(jīng)升溫，洗滌，干燥而得到超大孔親水性微球（XY Zhan, DP Lu, DQ Lin, SJ Yao, Journal of Applied Polymer Science, 2013, 130, 3082-3089）。CN102382219A提供了一種以冰晶致孔制備超大孔微球的方法，以丙烯酰胺為單體，所得微球平均粒徑800~1300 μm，孔徑1～80 μm。CN102775712A公開(kāi)了另一個(gè)以冰晶致孔制備超大孔微球的方法，該方法采用反相懸浮聚合，以丙烯酰胺為單體，以正己烷為連續(xù)相，在-30~-10 ℃條件下通過(guò)自由基聚合得到超大孔微球，所得的微球孔徑在3~90 μm。然而，由于采用冰晶作為致孔劑，所用的單體和交聯(lián)劑必須是親水性的，因而可用的單體和交聯(lián)劑種類(lèi)較少，且所得微球機(jī)械強(qiáng)度低，不利于加壓條件下的快速分離分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述的局限性，本發(fā)明提出利用十二醇熔點(diǎn)較高（16.6 ℃），且能溶解大多數(shù)非極性單體而難溶于水的特點(diǎn)，以十二醇晶體為致孔劑，采用冷凍懸浮聚合在靜置條件下制備超大孔微球的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是:

一種超大孔微球的制備方法，采用冷凍懸浮聚合的方法制備超大孔微球，步驟如下：

將單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑，加入到溶劑中，混勻，轉(zhuǎn)至含有穩(wěn)定劑的水中，通入氮?dú)獬鹾?，密封，震蕩使其分散均勻；? ℃下靜置反應(yīng)48小時(shí)，相繼用乙醇和水洗滌、離心沉淀、干燥后得到超大孔微球；

所述單體為甲基丙烯酸縮水甘油酯，所述交聯(lián)劑為三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或乙二醇二甲基丙烯酸酯；

所述單體與交聯(lián)劑的摩爾比為60:40~90:10；

所述引發(fā)劑與共聚單體的質(zhì)量比為0.01~0.08:1.00；

所述的溶劑為十二醇，占油相的體積比為0.6~0.9；

所述的引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酰與N,N-二甲基苯胺組成的氧化還原引發(fā)體系，其摩爾比為1:1。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的交聯(lián)劑為三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯時(shí)，交聯(lián)劑的摩爾比為0.2。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的交聯(lián)劑為乙二醇二甲基丙烯酸酯時(shí)，交聯(lián)劑的摩爾比為0.4。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的溶劑體積比為0.7。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的引發(fā)劑質(zhì)量比為0.05。

本發(fā)明制得的超大孔微球，粒度是微米級(jí)，主要集中在10~100 μm之間，孔徑在數(shù)百納米~幾十微米之間可控。

根據(jù)本發(fā)明最優(yōu)選的，一種超大孔微球的制備方法，步驟如下：

1.01 ml甲基丙烯酸縮水甘油酯單體與0.61 ml三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯交聯(lián)劑加入到3.78 ml十二醇中，混勻后，加入86.5 mg過(guò)氧化苯甲酰，通入氮?dú)? min除去氧氣后，加入45 μl N,N-二甲基苯胺，混勻；在穩(wěn)定劑存在下轉(zhuǎn)移至30 ml水中，分散均勻；然后置于4 ℃下靜置反應(yīng)48 h；停止反應(yīng)，用一定量的乙醇和水進(jìn)行洗滌、離心沉淀、干燥后得到超大孔微球。

本發(fā)明結(jié)合懸浮聚合和冷凍聚合的優(yōu)點(diǎn)，將懸浮聚合置于一個(gè)冷凍體系中進(jìn)行。在低溫的密閉體系下，以有機(jī)溶劑晶體為致孔劑，靜置可以制得超大孔微球。

本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單可靠，采用溶劑晶體致孔，無(wú)需攪拌，靜置反應(yīng)，超大孔微球的粒徑在10~100 μm之間，孔徑在數(shù)百納米~幾十微米之間可控。

附圖說(shuō)明

圖1、圖2：超大孔微球（實(shí)施例1）掃描電鏡圖

圖3、圖4：超大孔微球（實(shí)施例2）掃描電鏡圖

圖5、圖6：超大孔微球（實(shí)施例3）掃描電鏡圖

圖7、圖8：超大孔微球（實(shí)施例4）掃描電鏡圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

1.35 ml甲基丙烯酸縮水甘油酯單體與0.81 ml三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯交聯(lián)劑加入到3.24 ml十二醇中，混勻，加入23.1 mg過(guò)氧化苯甲酰，通入氮?dú)? min，除去氧氣后，加入12 μl N,N-二甲基苯胺，混勻；在穩(wěn)定劑存在下轉(zhuǎn)移至30 ml的水中，分散均勻；然后置于4 ℃下靜置反應(yīng)48小時(shí)；停止反應(yīng)，用一定量的乙醇和水進(jìn)行洗滌、離心沉淀、干燥后得到超大孔微球(圖1、圖2；其中圖1放大倍數(shù)為1,000，圖2放大倍數(shù)為10,000)。

實(shí)施例2

0.83 ml甲基丙烯酸縮水甘油酯單體與0.79 ml乙二醇二甲基丙烯酸酯交聯(lián)劑加入到3.78 ml十二醇中，混勻，加入17.2 mg過(guò)氧化苯甲酰，通入氮?dú)? min，除去氧氣后，加入8.9 μl N,N-二甲基苯胺，混勻；在穩(wěn)定劑存在下轉(zhuǎn)移至30 ml的水中，分散均勻；然后置于4 ℃下靜置反應(yīng)48小時(shí)；停止反應(yīng)，用一定量的乙醇和水進(jìn)行洗滌、離心沉淀、干燥后得到超大孔微球(圖3、圖4；其中圖3的放大倍數(shù)為1,000，圖4的放大倍數(shù)為5,000)。

實(shí)施例3

1.01 ml甲基丙烯酸縮水甘油酯單體與0.61 ml三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯交聯(lián)劑加入到3.78 ml十二醇中，混勻，加入86.5 mg過(guò)氧化苯甲酰，通入氮?dú)? min，除去氧氣后，加入45 μl N,N-二甲基苯胺，混勻；在穩(wěn)定劑存在下轉(zhuǎn)移至30 ml的水中，分散均勻；然后置于4 ℃下靜置反應(yīng)48小時(shí)；停止反應(yīng)，用一定量的乙醇和水進(jìn)行洗滌、離心沉淀、干燥后得到超大孔微球(圖5、圖6；其中圖5的放大倍數(shù)為800，圖6的放大倍數(shù)為30,000)。

實(shí)施例4

0.83 ml甲基丙烯酸縮水甘油酯單體與0.79 ml乙二醇二甲基丙烯酸酯交聯(lián)劑加入到3.78 ml十二醇中，混勻，加入86.5 mg過(guò)氧化苯甲酰，通入氮?dú)? min，除去氧氣后，加入45 μl N,N-二甲基苯胺，混勻；在穩(wěn)定劑存在下轉(zhuǎn)移至30 ml的水中，分散均勻；然后置于4 ℃下靜置反應(yīng)48小時(shí)；停止反應(yīng)，用一定量的乙醇和水進(jìn)行洗滌、離心沉淀、干燥后得到超大孔微球(圖7、圖8；其中圖7的放大倍數(shù)為1,000，圖8的放大倍數(shù)為30,000)。