聚合物磁性納米粒子

1、聚合物納米微球的研究聚合物納米微球的研究講解人：講解人： xxx 內(nèi)容 一、聚合物納米微球的簡介 二、聚合物納米微球的制備方法 三、聚合物納米微球的應用 四、總結一、聚合物納米微球的簡介一、聚合物納米微球的簡介 聚合物納米微球是指聚合物納米微球是指直徑在納米級直徑在納米級,形狀為球形形狀為球形或者其它的幾何形狀的聚或者其它的幾何形狀的聚合物納米材料或者聚合物合物納米材料或者聚合物復合納米材料復合納米材料,其形貌一般其形貌一般包括實心球、空心球、多包括實心球、空心球、多孔、啞鈴型、洋蔥型等孔、啞鈴型、洋蔥型等,聚聚合物納米微球也包括聚合合物納米微球也包括聚合物納米微囊物納米微囊,微囊是指微球微囊

2、是指微球中間有一個或者多個微腔。中間有一個或者多個微腔。 功能性聚合物納米微球是一類重功能性聚合物納米微球是一類重要的納米粒子要的納米粒子,它更著重于在分子的水它更著重于在分子的水平上設計聚合物的結構和性能平上設計聚合物的結構和性能,控制其控制其尺寸大小和粒子的均一性一直是聚合尺寸大小和粒子的均一性一直是聚合物納米微球關注的焦點物納米微球關注的焦點,在分子水平上在分子水平上的設計使帶功能基的聚合物納米微球的設計使帶功能基的聚合物納米微球在具有納米粒子表面效應、小尺寸效在具有納米粒子表面效應、小尺寸效應和量子尺寸效應的同時帶有功能基應和量子尺寸效應的同時帶有功能基(如輕基、竣基、氨基、磺酸根等基

3、如輕基、竣基、氨基、磺酸根等基團團),所以其具有特定功能所以其具有特定功能,如催化性質、如催化性質、光學性質、吸附性質及磁場、溫度和光學性質、吸附性質及磁場、溫度和pH響應性等響應性等一、聚合物納米微球的簡介高比表面積微粒比表面積與粒徑的關系由該公式表示:Sw=K/(D),Sw為比表面積(m2/g);K為形狀因子,對于聚合物納米微球來說,K=6;為顆粒理論密度,D為顆粒平均粒徑。因此,隨著D值的變小顆粒的比表面積會顯著增大。比表面積的增大使聚合物納米微球的表面能和表面活性增大,需要物理或者化學吸附的方式來降低其表面能,這樣聚合物納米微球的表面就容易和其他原子進行反應。量子尺寸效應聚合物納米微球

4、尺寸如果下降或接近到激子波爾半徑時,會產(chǎn)生費米能級附近的電子能及由準連續(xù)變?yōu)殡x散能級的現(xiàn)象,即受到量子尺寸效應的影響。對于納米微球來說受量子尺寸效應影響最顯著的性質是光學性能小尺寸效應聚合物納米微球尺寸如果降到與許多物理特征長度(如德布羅意波波長、光波波長等)相當或者更小時,周期性邊界條件會發(fā)生破壞,即會發(fā)生小尺寸效應,對聚合物納米微球來說,受此效應其光學性能和化學活性會發(fā)生顯著改變聚合物納米微球的基本性質二、聚合物納米微球的制備方法制備功能性聚合物實心納米微球,直接用引發(fā)劑引發(fā)聚合使微球表面吸附有功能基(如磺酸根等)1.有功能性單體參與共聚的乳液聚合,這種方法可以控制微球的粒徑及粒徑分布且功

5、能基的接枝率比較高,所以為常用的方法2.以聚合物為原料制備功能性聚合物納米微球,這種方法除應用于天然高分子化合物的方法如乳化一固化法、單凝聚法、復凝聚法、噴霧干燥法和自乳化一固化法外,還有用有機反應修飾的方法修飾納米微球的表面,這種方法路線較長,不易控制納米微球的粒徑及粒徑分布,所以一般使用較少制備功能性聚合物空心納米微球一般有四種方法:模板法、自組裝法、微乳液法和界面聚合法。這四種方法其原理不同且所制備的微球表面及空腔的表面性能也各不相同二、聚合物納米微球的制備方法有功能性單體參與共聚的乳液聚合1.乳液聚合中采用反應性乳化劑(surfmer);2.有親水性單體作為助表面活性劑的無皂乳液聚合;

6、3.利用種子乳液聚合的方法制備核殼型的功能性聚合物納米微球。這些功能性單體為納米微球可以引入例如梭基、酞胺基、磺酸根、輕基等功能性基團Watanabe等研究了可參與聚合的磷脂乳化劑,制備的微球被應用在酶固定方面磷脂乳化劑Ma與Fukutomi等使用氯甲基苯乙烯和用碘甲烷部分季銨化的聚4乙烯基毗睫反應,得到帶雙鍵的反應性乳化劑,用于4乙烯基吡啶的乳液聚合可得到穩(wěn)定的聚4一乙烯基吡啶納米微球,解決了4乙烯基吡啶極性較強難以制備納米微球的問題二、聚合物納米微球的制備方法無皂乳液聚合 無皂乳液聚合是在乳液聚合的基礎上發(fā)展起來的聚合方法,其特點是在聚合過程中使用少量親水性單體代替乳化劑,在聚合開始階段親

7、水性單體與疏水性單體共聚得到兩性低聚物自由基,兩性低聚物自山基的鏈長超過臨界鏈長之后,就會從水相中沉淀并且成核,然后核間相互聚集成為穩(wěn)定的成長微球,該微球持續(xù)吸取單體進行聚合,聚合期間成長微球的穩(wěn)定性是靠微球表面親水性單體和引發(fā)劑的親水性基團來持的。其制備的納米微球單分散性好,表面一般帶有親水性功能基團-CONH2、-COOH、-OH、-NaO2等官能團提高乳液穩(wěn)定性和固含量是研究的重點。 種子乳液聚合的方法是先采用少量單體進行乳液聚合得到種子膠乳,然后將少量膠乳加入正式乳液聚合的配方,此配方中的功能性單體進入種子膠乳進行溶脹吸收自由基進行聚合,最終得到帶有功能基的核殼型聚合物納米微球二、聚合

8、物納米微球的制備方法二、聚合物納米微球的制備方法模板法是在納米顆粒模版表面進行化學鍵合可聚合分子,進行聚合或交聯(lián),再蝕去模版,這是最常用的制備空心球的方法,文獻中有大量的報道,一般來說模板可以是無機微球,聚合物微球,單體液滴,乳液滴,表面活性劑,氣泡聚電解質沉積法,最早由Decher及其合作者提出了逐層法(layer-by-layer)利用相反電荷的聚電解質之間的靜電吸附在固體表面逐層沉積制備超薄膜,目前固體己由平板轉化為納米顆粒,最后經(jīng)由內(nèi)核分解就可得到聚合物空心納米微球 界面聚合法是指分別溶解在互不相溶的兩種溶劑中的單體和/或催化劑向界面擴散、在界面上接觸并進行反應形成聚合產(chǎn)物的方法。利用

9、界面聚合反應制備聚合物空心納米微球具有反應速度快、反應條件溫和、產(chǎn)率高和對反應單體純度要求不高等優(yōu)點二、聚合物納米微球的制備方法四、聚合物納米微球的應用 單分散性的功能性聚合物實心微球在醫(yī)學工程領域的應用日益廣泛,特別是應用在臨床檢驗、藥物釋放、基因載體方面,在這些應用中功能性聚合物實心微球的粒徑控制尤為重要。單分散的功能性聚合物實心微球由于本身優(yōu)良的特性,在當代生物環(huán)保的應用中扮演了重要的角色,利用微球表面得功能性基團固定生物活性物質,則可實現(xiàn)生物酶、催化劑等的固化包埋,也可以提純生物活性物質,富集、分析、分離天然水體中的某種或者某類污染物,所以功能性聚合物實心微球在食品、化工和環(huán)境監(jiān)測等領

10、域的應用越來越受到重視。單分散的實心微球還可用做光電攝影調色劑、電池膜、光學顯微鏡及Coulter粒徑測定儀等儀器的標準粒子,還可利用功能性聚合物實心微球的量子尺寸效應和其上的功能基的介電局域效應,用作光學上應用較多納米膠晶和光子晶體,從而使光電器件的光電信息傳輸、儲存處理能力大大提升。高強度、耐熱性高且尺寸均一得聚合物實心微球還可作為液晶片之間得間隙保持劑,從而大大提高液晶顯示器得清晰度。最后,功能性聚合物實心納米微球也用作化妝品得潤滑添加劑,增加附著性和吸汗性 功能性聚合物空心納米微球的具有以下功能:利用腔道和功能基儲存和保護某些物質,在需要的時間地點以需要的速度釋放,這主要用作藥物載體,用在藥物緩釋控釋領域,目前聚乳酸、殼聚糖、海藻酸鹽類微囊研究較多(例如用聚(乳酸一乙醇酸)包埋醋酸亮丙瑞林藥物已經(jīng)上市);提供微反應空間,利用納米空心微球或者納米微囊的腔道作為模板,使反應在這種特殊的微空間內(nèi)發(fā)生,這樣可以制備球形或者和腔道形狀相同的材料,帶功能基的聚合物納米微球可以利用其大比表面積和多孔道及其功能基作為固定化酶和固定化細胞的載體;用作微分離器,可以有效的和特定物質反應或者截獲該特定物質,讓指定物質通過,功能性聚合物空心納米微球也可用作純化生物活性物質(例如用于蛋白質層析等)。此外功能性聚合物空心納米微球也常用作遮光材料和紙張