專利名稱：鈣離子交聯的聚丙烯酸叔丁酯微囊的制備方法
技術領域：
本發明屬于高分子材料領域，涉及一種聚合物微囊的制備方法，具體是一種鈣離子交聯的聚丙烯酸叔丁酯微囊的制備方法。
背景技術：
聚合物微囊是一種具有空心結構的微、納米尺度材料，微囊的殼層通常是天然或合成的聚合物。聚合物微囊以其優越的特性，可廣泛用于藥物的控釋、緩釋，從而提高療效和降低毒副作用，也可用于染料，酶和基因的遞送，光敏組分的保護和催化等方面。在制備功能性聚合物微囊的方法中，乳液聚合法，模板法和嵌段共聚物自組裝法已經被報道。在功能性的聚合物微囊的制備方面，開發簡便的制備方法也是研究者的研究重點之一。在功能性的聚合物微囊的制備方法中，由于在模板尺寸可控、聚合物殼層組分可 選擇和形貌控制等方面的優勢，模板法是最為具應用前景的制備方法。但是，在已報道的模板聚合法中，可聚合的或具有引發功能的基團都要先被引入到犧牲模板表面作為聚合物殼層的生長點，再通過接枝聚合物鏈并交聯或直接將單體和交聯劑共聚形成交聯聚合物殼層，最后刻蝕除去模板。在此過程中模板的選擇、功能化、聚合和交聯、刻蝕過程步驟繁多復雜，且采用的交聯劑及刻蝕劑具有毒性。同樣，模板-層層自組裝所用的的聚合物必須為聚電解質而使其應用受限。基于模板法，劉等人在《納米技術》(Liu P. , Liu G. F. , Zhangff. , Jiang F. Crosslinked polymeric nanocapsules with controllable structure viaa “self-templating，，approach. Nanotechnology 2010,21 :015603.)中使用自模板法制備聚醋酸乙烯酯微球，將具有表面可交聯基團(羥基)的功能性模板通過戊二醛共價交聯，去除內核后得到聚合物納米囊，所用交聯劑戊二醛具有毒性。本發明在此基礎上，通過自模板技術利用離子交聯制備了具有在酸性介質中選擇性崩解特性聚合物微囊。
發明內容
鑒于上述，本發明的目的是提供一種鈣離子交聯的聚丙烯酸叔丁酯微囊的制備方法。通過乳液聚合方法制備聚丙烯酸叔丁酯微球，并采用離子鍵交聯，合成酸性介質中可控崩解的聚丙烯酸叔丁酯(PtBA)微囊。本發明包括以下步驟a.將表面活性劑溶于蒸餾水中，加入丙烯酸叔丁酯，并進行攪拌分散，然后滴加占丙烯酸叔丁酯摩爾百分含量0. 64%的引發劑，在溫度為85°C的水浴中聚合8h，得具有乳光的白色乳液b.在步驟a所得的乳液中，滴加0. 12mol/L的鹽酸溶液,滴加速度為5s/滴，使聚丙烯酸叔丁酯表面層水解，水洗至中性；c.將步驟b的水解產物分散于蒸餾水中，加入0. I %的氫氧化鈉溶液，調節pH值至10. 0，滴加0. 001g/mL的交聯劑溶液進行交聯；d.以12000r/min的轉速分離表面層經離子鍵交聯的聚丙烯酸叔丁酯微球，除去過量的I丐尚子；e.取步驟d中交聯的聚丙烯酸叔丁酯微球，加入15mL丙酮除去其內部線性聚丙烯酸叔丁酯內核，得鈣離子交聯的聚丙烯酸叔丁酯(PtBA)微囊。上述乳化劑為為十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、十二烷基硫酸鈉(SBS);引發劑為過硫酸銨(APS)、過硫酸鉀(KPS);交聯劑為氯化鈣溶液(CaCl2)。本發明的優點和產生的有益效果本發明通過離子鍵交聯技術成功制備了鈣離子交聯的、在酸性介質中可選擇性崩解的聚丙烯酸叔丁酯微囊。與共價交聯制備聚合物微囊相比，在制備過程中沒有使用有毒的二異氰酸酯、戊二醛等交聯劑，在避免毒性的同時采用價廉易得的鈣離子通過離子鍵交聯制備聚合物微囊，這樣有望在選擇性介質中的實現載藥微囊對藥物的最大控制釋放濃度而治療一些急性疾病。同時這種制備聚丙烯酸叔丁酯微囊的方法具有廣泛的適應性，可擴展到其它的聚合物膠粒以制備出各種離子鍵交聯的環境刺激響應性聚合物微囊。
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在常規的模板法制備交聯聚合物微囊的實例中，一般是先在模板通過表面改性化學鍵合可引發或可聚合的功能基，在一定條件下實現模板表面交聯聚合物的殼層的包覆，刻蝕去除模板得到聚合物微囊。在本發明中我們直接在乳液聚合制得的聚合物膠粒表面通過部分水解得到羧基化的聚合物微球，采用離子交聯技術制得了在酸性介質中選擇性崩解的聚丙烯酸叔丁酯微囊。相比之下，本發明中的聚丙烯酸叔丁酯微囊具有良好的分散性和尺寸穩定性，省去了常規的模板法中模板的修飾及其接枝聚合的過程，其制備工藝簡單易行，成本低，且不使用有毒化學試劑。
圖I為本發明中聚丙烯酸叔丁酯乳膠粒的透射電鏡照片。圖2為本發明中表面部分水解后的聚丙烯酸叔丁酯微球的透射電鏡照片。圖3為本發明中離子鍵交聯的聚丙烯酸叔丁酯微囊的透射電鏡照片。圖4為本發明中各中間產物的粒徑分布圖。
具體實施例方式下面，結合附圖，對本發明的技術方案再作進一步的說明實施例Ia.稱取O. 06g十二燒基苯磺酸鈉溶于145mL蒸懼水中，然后加入IOmL丙烯酸叔丁酯，并進行機械攪拌分散30min,攪拌速度為300rpm升溫至85°C,以5s/滴的速度滴加過硫酸銨溶液(O. Ig過硫酸銨溶于5mL蒸餾水)，在水浴中聚合8h，得到具有乳光的白色聚丙烯酸叔丁酯納米顆粒(見圖I)。從透射電鏡圖I可以看出，聚丙烯酸叔丁酯納米顆粒的粒徑大小均一，為50nm,分散均勻。動態光散射測試的粒徑分布如圖4 ；b.將O. 12mol/L的鹽酸溶液以5s/滴的速度滴入25mL步驟a所得的乳液中，反應6小時。將表面部分水解的納米顆粒離心洗滌至中性，分散于IOOmL蒸餾水中備用。表面部分水解的聚丙烯酸叔丁酯納米顆粒見圖2。從透射電鏡圖2可以看出由于水解后的納米顆粒鏈段伸展，納米顆粒的粒徑增至150nm，分散均勻。動態光散射測試的粒徑分布如圖4 ；
c.取12. 5mL步驟b中表面部分水解的納米顆粒分散于87. 5mL蒸懼水中，加入O. I %的氫氧化鈉溶液，調節溶液pH為10. O。在室溫和300rpm的機械攪拌下，以5s/滴的速度滴入O. 001g/mL的氯化鈣溶液進行交聯，反應6h ；d.以12000r/min的轉速分離離子鍵交聯的聚丙烯酸叔丁酯微球，除去過量的鈣
離子；e.在室溫和磁力攪拌下，在交聯的納米顆粒中加入15ml丙酮用以除去交聯殼層內部囊化的線性聚丙烯酸叔丁酯，反應I天。重復c步驟3次，得到聚丙烯酸叔丁酯納米微囊。透射電鏡參見圖3，納米微囊的殼厚為40nm，空腔大小為lOOnm，且分散均勻。動態光散射測試的粒徑分布如圖4。如圖4所示，在聚合物微囊的制備過程中，由動態光散射的結果可以發現水解之后，由于微球表面羧基的親水性增加，聚合物鏈伸展使得微球的粒徑在水解后變大；鈣離子交聯之后，交聯的聚合物殼層限制了聚合物鏈伸展而使得其粒徑有所減小；刻蝕模板后由于聚合物微囊的在水中的溶脹作用，動態光散射所得聚合物微囊的粒徑 比相應的透射電鏡的結果要大。整個制備過程中，尺寸分布近單分散。實施例2a.稱取O. 06g十二烷基硫酸鈉溶于145mL蒸餾水中，然后加入IOmL丙烯酸叔丁酯，并進行機械攪拌分散30min,攪拌速度為300rpm升溫至85°C,以5s/滴的速度滴加過硫酸銨溶液(O. Ig過硫酸銨溶于5mL蒸餾水)，在水浴中聚合8h，得到具有乳光的白色聚丙烯酸叔丁酯納米顆粒。從透射電鏡圖可以看出，聚丙烯酸叔丁酯納米顆粒的粒徑約為40nm，較難分辨球形形貌，顆粒間粘結現象嚴重。b.將O. 12mol/L的鹽酸溶液以5s/滴的速度滴入25mL步驟a所得的乳液中，反應6小時。表面部分水解的納米顆粒離心洗滌至中性，分散于IOOmL蒸餾水中備用。表面部分水解的聚丙烯酸叔丁酯納米顆粒。從透射電鏡圖可以看出，納米顆粒的粒徑增大，粘結現象嚴重，粒徑難以分辨。c.取12. 5mL步驟b中表面部分水解的納米顆粒分散于87. 5mL蒸懼水中，加入O. I %的氫氧化鈉溶液，調節溶液pH為10. O。在室溫和300rpm的機械攪拌下，以5s/滴的速度滴入O. 001g/mL的氯化鈣溶液進行交聯，反應6h。d.以12000r/min的轉速分離離子鍵交聯的聚丙烯酸叔丁酯微球，除去過量的鈣離子。e.在室溫和磁力攪拌下，在交聯的納米顆粒中加入15ml丙酮用以除去交聯殼層內部囊化的線性聚丙烯酸叔丁酯，反應I天。重復c步驟3次，得到產物在透射電鏡分析中基本觀察不到空心結構。實施例3a.稱取O. 06g十二燒基苯磺酸鈉溶于145mL蒸懼水中，然后加入IOmL丙烯酸叔丁酯，并進行機械攪拌分散30min,攪拌速度為300rpm升溫至85°C,以5s/滴的速度滴加過硫酸銨溶液(O. Ig過硫酸銨溶于5mL蒸餾水)，在水浴中聚合8h，得到具有乳光的白色聚丙烯酸叔丁酯納米顆粒。從透射電鏡圖可以看出，聚丙烯酸叔丁酯納米顆粒的粒徑為60nm，有一定的團聚現象。b.將O. 12mol/L的鹽酸溶液以5s/滴的速度滴入25mL步驟a所得的乳液中，反應6小時。將表面部分水解的納米顆粒離心洗滌至中性，分散于IOOmL蒸餾水中備用。表面部分水解的聚丙烯酸叔丁酯納米顆粒。從透射電鏡圖可以看出，納米顆粒的粒徑增至170nm，且能觀察到團聚。c.取12. 5mL步驟b中表面部分水解的納米顆粒分散于87. 5mL蒸懼水中，加入O. I %的氫氧化鈉溶液，調節溶液pH為10. O。在室溫和300rpm的機械攪拌下，以5s/滴的速度滴入O. 001g/mL的氯化鈣溶液進行交聯，反應6h。d.以12000r/min的轉速分離離子鍵交聯的聚丙烯酸叔丁酯微球，除去過量的鈣離子。e.在室溫和磁力攪拌下，在交聯的納米顆粒中加入15ml丙酮用以除去交聯殼層內部囊化的線性聚丙烯酸叔丁酯，反應I天。重復c步驟3次，得到聚丙烯酸叔丁酯納米微 囊。從透射電鏡圖可以看出，納米微囊的殼厚為30nm，空腔大小為120nm，團聚嚴重，且納米微囊數量較少。
權利要求
1.一種鈣離子交聯的聚丙烯酸叔丁酯微囊的制備方法，其特征在于采用自模板法結合離子鍵交聯技木。所述方法包括以下步驟 a.將表面活性劑溶于蒸餾水中，加入丙烯酸叔丁酷，并進行攪拌分散，然后滴加占丙烯酸叔丁酯摩爾百分含量O. 64%的引發劑，在溫度為85°C的水浴中聚合8h，得具有乳光的白色乳液 b.在步驟a所得的乳液中，滴加O.12mol/L的鹽酸溶液，滴加速度為5s/滴，使聚丙烯酸叔丁酯表面層水解，水洗至中性； c.將步驟b的水解產物分散于蒸餾水中，加入O.I %的氫氧化鈉溶液，調節pH值至10. 0，滴加O. 001g/mL的交聯劑溶液進行交聯； d.以12000r/min的轉速分離表面層經離子鍵交聯的聚丙烯酸叔丁酯微球，除去過量 的鈣離子； e.取步驟d中交聯的聚丙烯酸叔丁酯微球，加入15mL丙酮除去其內部線性聚丙烯酸叔丁酯內核，得鈣離子交聯的聚丙烯酸叔丁酯微囊。
2.根據權利要求I所述ー種鈣離子交聯的聚丙烯酸叔丁酯微囊的制備方法，其特征是上述的乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉、或為十二烷基硫酸鈉；引發劑為過硫酸銨、或為過硫酸鉀；交聯劑為氯化鈣溶液。
全文摘要
本發明涉及一種鈣離子交聯的聚丙烯酸叔丁酯微囊的制備方法，包括以下步驟通過乳液聚合法制備出聚丙烯酸叔丁酯微球；將其表面層部分水解得到表面羧基化的聚丙烯酸叔丁酯微球；再用鈣離子將表面羧基交聯，除去聚合物內核后得到鈣離子交聯的聚丙烯酸叔丁酯微囊。本發明是通過自模板方法制備聚合物微球，并采用離子鍵交聯表面層，刻蝕模板后得到酸性介質中可控崩解的聚合物微囊。其制備工藝簡單，所制得的聚合物微囊在藥物控釋、緩釋領域有一定的應用前景。
文檔編號B01J13/14GK102847496SQ20111018543
公開日2013年1月2日 申請日期2011年7月2日 優先權日2011年7月2日
發明者劉鵬, 董云, 牟斌, 杜鵬程, 王赟姣 申請人:蘭州大學