聚合物微球粒子的自组装制备
聚合物微球的制备方法
聚合物微球的制备方法
聚合物微球是一种常见的微纳米材料，具有广泛的应用前景。
本文介绍了几种常见的聚合物微球制备方法：
1. 模板法：将聚合物溶液滴在模板表面，通过自组装作用形成微球，并用溶剂去除模板获得聚合物微球。
2. 悬浮聚合法：在水相中加入单体，再加入界面活性剂并加热，使单体聚合成聚合物微球。
3. 乳液聚合法：将单体和乳化剂混合后加入水相中，通过聚合反应形成聚合物微球。
4. 逆微乳液聚合法：将水溶性单体和表面活性剂混合，加入油相中，形成逆微乳液，再通过聚合反应形成聚合物微球。
5. 离子凝胶法：将阳离子聚合物和阴离子聚合物混合，形成离子凝胶，再通过交联反应形成聚合物微球。
以上方法各有优缺点，选择合适的方法可以获得高质量的聚合物微球。
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自组装论文：受限空间内制备单分散聚苯乙烯微粒
自组装论文：受限空间内制备单分散聚苯乙烯微粒【中文摘要】为了制备单分散纳米尺度的功能颗粒,采用了受限空间反应体系(纳米反应器),包括够通过两亲大分子自组装构建的纳米反应器体系、无皂乳液聚合体系以及Pickering乳液聚合体系进行制备,并对制备的颗粒进行表征。
以五氰基氨合铁(Ⅱ)酸(N,N-二甲氨基-4-吡啶)封端的聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物(EPE-Fe)与苯乙烯在水中自组装形成纳米体系(EPE-Fe-St),在纳米尺度受限空间内进行了苯乙烯自由基聚合,制备了聚苯乙烯微球(EPE-Fe-PS)。
用Fe3+对自组装体系的纳米球壳进行固化后形成Fe-EPE-Fe-St体系,聚合后也制备了聚苯乙烯微球(Fe-EPE-Fe-PS)。
研究结果表明,制备了粒径为80-200nm的不同粒径聚苯乙烯微球,聚合温度对纳米Fe-EPE-Fe-St体系粒径影响较小,而对EPE-Fe-St体系较大。
在受限空间内苯乙烯的自由基聚合可得到数均分子量超过70万的聚苯乙烯；自组装体系中引发剂量增多使聚苯乙烯分子量下降,聚合温度上升也使分子量下降,而增加自组装的EPE-Fe用量可增加聚苯乙烯的分子量。
两种受限条件下的聚苯乙烯微球的玻璃化转变温度(Tg)在90-135℃之间,纳米反应器壳层的硬化提高了聚苯乙烯微球的Tg。
以对苯乙烯磺酸钠(SSS)与苯乙烯组成无皂乳液聚合体系(SSS-PS)制备了粒度不等的窄分布聚苯乙烯微球。
在SSS-PS体系中引入纳米二氧化硅溶胶(NanoSiO2)组成NanoSiO2-SSS-PS体系对聚苯乙烯微球粒度进行了调制。
研究结果表明制备了粒径70-700nm的单分散窄分布的聚苯乙烯微球。
在SSS-PS体系中改变SSS用量能够调节微球的粒径,SSS用量增多会使微球的尺寸下降,但对粒径分散性没有影响,而PS的分子量会随着SSS用量增多而略有下降；改变引发剂用量也会对微球的粒径产生影响,随着引发剂用量的增多,微球粒径会下降。
聚乳酸微球的制备及应用
聚乳酸微球的制备及应用聚乳酸微球是一种具有广泛应用潜力的功能性材料，其制备方法多样，应用领域也很广泛。
本文将从制备方法和应用方面对聚乳酸微球进行讨论。
首先是聚乳酸微球的制备方法。
聚乳酸微球的制备方法可以分为两大类：自组装法和模板法。
自组装法是通过溶液中的聚合物自身的相互作用力使聚合物聚集成球形。
常用的方法有水包油（W/O）法、水包水（W1/O/W2）法和溶剂挥发法。
自组装法制备的聚乳酸微球可以调控形状、大小和表面性质，具有较好的单分散性和控制性。
模板法则是以某种模板为基础，在其表面或内部进行聚合物的生长或组装。
典型的模板法包括乳酸共聚物微球模板法和矿化模板法。
模板法制备的聚乳酸微球可以获得各种形状的微球，如孔洞结构、多孔结构和中空结构。
接下来是聚乳酸微球的应用。
由于聚乳酸微球具有良好的生物相容性、生物降解性和可调控性，因此在医药领域具有广泛的应用前景。
其主要应用包括药物缓释、组织工程、生物成像和荧光标记等方面。
聚乳酸微球在药物缓释方面的应用十分广泛。
药物可以通过聚乳酸微球载体进行缓慢、持续释放，实现药物在体内的长效治疗。
聚乳酸微球可以根据需要调节药物的释放速率和时间，延长药物的作用时间，并减少剂量和副作用。
例如，可以将抗癌药物包裹在聚乳酸微球中，通过注射方式给予患者，以实现抗癌药物的持久释放，提高治疗效果。
聚乳酸微球在组织工程领域也有很大的潜力。
组织工程是一种以细胞为基础，通过生物材料和生物技术手段构建和修复组织的方法。
聚乳酸微球可以作为组织工程的载体，提供细胞生长和附着的支持，促进组织再生和修复。
例如，在骨组织工程中，可以将骨细胞和聚乳酸微球一起进行培养和种植，通过聚乳酸微球的支撑作用，促进骨细胞的生长和骨组织的形成。
此外，聚乳酸微球还可以作为生物成像和荧光标记的工具。
聚乳酸微球可以携带荧光染料或金属纳米粒子，通过调节微球的形态和表面性质，可以实现不同颜色和强度的荧光标记。
这种荧光标记可以用于细胞成像、分子探测和药物跟踪等方面。
聚合物空心微球
聚合物空心微球
聚合物空心微球是一种具有微米级尺寸的微球，其外部由聚合物材料构成，内部为空心。
这种微球在各个领域都有着广泛的应用，包括药物传递、生物医学、材料科学等。
本文将详细介绍聚合物空心微球的制备方法、特点及应用领域。
一、制备方法
聚合物空心微球的制备方法主要包括模板法、自组装法和液滴法。
模板法是最常用的制备方法之一，通过在模板表面聚合单体或聚合物，然后去除模板得到空心微球。
自组装法利用分子间的相互作用力使单体自组装成空心结构，液滴法则是通过控制液滴的形状和表面张力来制备空心微球。
二、特点
聚合物空心微球具有轻质、高强度、可调控孔径大小等特点。
由于空心结构的存在，这种微球具有较大的比表面积和孔隙率，有利于药物的载荷和释放。
此外，聚合物空心微球还具有良好的生物相容性和可降解性，不会对人体造成不良影响。
三、应用领域
1. 药物传递：聚合物空心微球可以作为药物载体，将药物包裹在微球内部，通过控制微球的释放速度和途径，实现药物的定向释放，提高药物的疗效。
2. 生物医学：空心微球可以用于细胞培养和组织工程，为细胞提供
生长的支架和微环境，促进组织再生和修复。
3. 材料科学：聚合物空心微球可以用作光子晶体、传感器、催化剂等领域的功能材料，通过调控微球的结构和性能，实现特定功能的应用。
聚合物空心微球具有广泛的应用前景，其制备方法简单灵活，特点独特多样，适用于多个领域。
随着科学技术的不断发展，相信聚合物空心微球将在未来发挥更加重要的作用，为人类健康和科技进步提供新的可能性。
自组装纳米结构的制备与应用
自组装纳米结构的制备与应用随着纳米科技的发展，人们对于纳米结构的研究与应用也越来越广泛。
自组装纳米结构作为一种新型的制备技术，其制备方法简单、可控性好、经济实用等优点受到研究者的广泛关注。
本文将从自组装纳米结构的原理、制备方法以及应用展开讨论。
一、自组装纳米结构的原理自组装纳米结构是利用水平自发地分子运动在一定的条件下形成有序的纳米结构的一种制备方法，它的主要原理是靠分子间的相互作用对自身进行组装。
自组装纳米结构具有高效性、自组织性、有选择性等优点，能够形成具有灵活性、多样性的结构，因而越来越广泛的应用于生物、化工、电子等领域。
二、自组装纳米结构的制备方法以自组装纳米微球的制备为例，主要分以下几步：1. 制备模板模板是自组装纳米微球的基础，模板的大小可以影响得到的微球的粒径。
常用的模板材料有聚苯乙烯乳胶微球、介孔硅、碳纳米管等。
其中介孔硅和碳纳米管因为具有孔洞结构，可以改变通道大小来控制微球粒径。
2. 选择自组装材料自组装材料是形成自组装纳米结构的基础，其物理性质、化学组成等决定了最终形成的结构的大小、形状和组成。
自组装材料可选择聚丙烯烷、聚苯乙烯等性质较好的聚合物成分。
3. 自组装的实现将自组装材料溶解于水中，调整好浓度和pH值，与模板在一定的反应条件下混合在一起，形成自我组装的过程，等待一定时间后，形成了自组装纳米微球。
其中反应条件包括温度、时间、相对湿度等。
4. 模板去除利用酸或盐酸等化学方法，去除模板，得到自组装纳米微球。
三、自组装纳米结构的应用自组装纳米结构在许多领域得到了广泛应用。
1. 在电子领域中，自组装纳米结构可用于制备导电材料、光电材料等，具有极高的应用价值。
2. 在生物领域中，自组装纳米结构用于制备微生物传感器、生物药分子载体、药物缓释系统等。
3. 在化学领域中，自组装纳米结构可用于制备新型的催化剂、吸附剂等，提高反应效率和纯度。
4. 在石油工业、纺织业等领域，自组装纳米结构用于制备高强度、高韧性的新材料等。
微纳米功能性聚合物微球制备及应用研究
acid-base condition can be changed obviously, which can be applied to colloidal crystal acid-base sensor. The monodisperse porous PMMA cross-linked microspheres were prepared by this method for the first time and have great application prospect in separating the hydrophilic amino acid as a column packing.The preparation of porous latex particles by acid/alkali treatment method, the assembly offunctionalized modified intelligent response colloidal crystal sensor, has a large application prospects.Keywords: colloidal crystals; pH-response; seed polymerization; liquid chromatography;acid/alkali treatment；目录引言 (1)第1章文献综述 (3)1.1聚合物微球简介 (3)1.2聚合物微球的制备 (3)1.2.1 乳液聚合 (3)1.2.2 分散聚合 (9)1.2.3 悬浮聚合 (10)1.2.4 沉淀聚合 (11)1.3 单分散聚合物微球的应用 (12)1.3.1 在医药和生物领域的应用 (12)1.3.2 在胶体晶体中的应用 (14)1.3.3在标准计量中的应用 (15)1.3.4 在分析化学中的应用 (16)1.4 pH响应聚合物材料 (16)1.4.1 pH响应型复合材料的制备 (17)1.4.2 pH响应型复合材料的应用 (18)1.5 课题研究的创新点及意义 (18)第2章气-液界面组装构建pH响应型P(St-MMA-SPMAP-AA)胶体晶体 (19)2.1 引言 (19)2.2 实验部分 (19)2.2.1实验所用原料及主要实验仪器设备 (19)2.2.2单分散的PSMSS和PSMSSA微球的制备 (20)2.2.3 结构及性能表征 (21)2.3结果与讨论 (21)2.3.1 PSMSS和PSMSSA微球的表面形貌 (21)2.3.2 PSMSS和PSMSSA微球的pH响应性能比较 (22)2.3.3 PSMSA pH响应胶体晶体的应用 (28)2.4 小结 (29)第3章种子聚合法制备多孔PMMA微球及其在液相色谱中的应用 (30)3.1 引言 (30)3.2 实验部分 (31)3.2.1实验所用原料及主要实验仪器设备 (31)3.2.2微米级单分散PMMA种子微球的制备 (31)3.2.3单分散PMMA多孔微球的制备 (32)3.2.4 结构及性能表征 (32)3.3 结果与讨论 (32)3.3.1 单分散PMMA种子微球的表面形貌 (33)3.3.2 单分散PMMA-EGDMA多孔微球的形貌 (33)3.3.3 致孔剂体系对单分散多孔微球的影响 (35)3.3.4单分散PMMA-EGDMA多孔微球的液相色谱应用 (36)3.4 小结 (39)第4章酸/碱处理法制备单分散多孔P(St-MMA-AA)/P(St-MMA-SPMAP)微球 (41)4.1 引言 (41)4.2 实验部分 (41)4.2.1实验所用原料及主要实验仪器设备 (41)4.2.2 SPMAP的水解 (42)4.2.3单分散的PSMA/PSMSS/PSMSA的制备 (42)4.2.4单分散的PSMA/PSMSS/PSMSA微球的酸/碱分步处理 (42)4.2.5 结构及性能表征 (43)4.3 结果与讨论 (43)4.3.1 PSMA/PSMSS/PSMSA微球的形貌表征 (43)4.3.2 酸碱处理后PSMA/PSMSS/PSMSA微球的结构表征 (44)4.4 下一步展望 (45)4.5 本章小结 (45)结论 (47)参考文献 (48)攻读学位期间的研究成果 (59)致谢 (61)学位论文独创性声明 (62)引言引言相对于其他微球而言，聚合物微球因其具有有机骨架，以及单体中丰富的官能团，具有独特的物理和化学性能。
磁性聚合物微球的制备及其应用研究进展
2017年第36卷第8期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·2971·化 工 进展磁性聚合物微球的制备及其应用研究进展王晔晨，全微雷，张金敏，沈俊海，李良超（浙江师范大学化学系，先进催化材料教育部重点实验室，浙江 金华 321004）摘要：磁性聚合物微球是由磁性粒子和聚合物复合而成。
本文在概述磁性聚合物微球的结构类型基础上，选择性地介绍了单体聚合法、原位生成法、组合法等制备方法的特点及其优缺点；综述了其在生物医药、工业催化、电磁波吸收与屏蔽领域的最新研究及应用进展；总结了该类复合材料在生物医药研究领域中存在的问题，并对其未来发展方向作出了展望。
即研究开发先进的制备方法，通过对磁性粒子的表面改性和聚合物表面基团的设计，提高其生物相容性及其与病患细胞作用的专一性；研究药物与载体之间的界面作用及其机制，实现高磁靶向性、高药物利用率和药物在靶区的可控缓释性；研究药物载体在输送过程中的变化、人体环境对其药物输送的影响以及与病患细胞的作用机制。
关键词：聚合物；微球；磁性；复合物；合成方法中图分类号：O614 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）08–2971–07 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2016-2197Progress in preparation and application of magnetic polymermicrospheresWANG Yechen ，QUAN Weilei ，ZHANG Jinmin ，SHEN Junhai ，LI Liangchao（Key Laboratory of the Ministry of Education for Advanced Catalysis Materials ，Department of Chemistry ，ZhejiangNormal University ，Jinhua 321004，Zhejiang ，China ）Abstract ：Magnetic polymer microspheres are composed of magnetic particles and polymer. They have received considerable attentions due to their particular structure and superior properties ，and have obtained extensive applications in the medicine carrier ，biological engineering ，industrial catalysis and many other fields. In this paper ，the structure types and preparation methods of magnetic polymer microspheres are summarized ，of which the advantages and disadvantages are also discussed. And their applications ，such as biological medicine ，industrial catalysis as well as electromagnetic wave absorption and shielding ，and the latest progresses in recent years have been reviewed. Furthermore ，the current problems and future development prospects of the magnetic polymer microspheres in biomedical research have been also summarized and outlooked ，including ：① developing advanced preparation methods ；② improving its biocompatibility and specificity to the patient cells through the surface modification of magnetic particles and design of polymer groups ；③ achieving high magnetic targeting property ，high drug utilization and controllable slow-releasing potential of drugs in the target area by studying on interface interaction and mechanism between drug and carrier ；④ studying the change of drug carrier in the process of conveying and the influence of human environment on the drug delivery as well as the action mechanism of the patient cells.Key words ：polymer ；microspheres ；magnetism ；composite ；synthesis methods第一作者：王晔晨（1996—），女，本科生。
聚合物中空微球
中同时含有亲水基团和疏水基团。两亲嵌段共聚物的不同嵌段通常是热力学不相容的，这就导致其在选择性溶剂(水介质或者有机溶剂)中经自组装能形成不同形态的胶束，如球状、蠕虫状、棒状、囊泡状和复合状等[4]。
Liu等人率先通过嵌段共聚物自组装法制备了中空结构聚合物纳米微球。聚异戊二烯-聚(甲基丙烯酸-2-肉桂酸乙基酯)两嵌段共聚物(PI-b2PCEMA)在选择性溶剂中自组装成直径约为38nm的泡囊状胶束。他们采用紫外引发PCEMA壳交联,再用臭氧氧化降解PI链段，最后得到稳定的、亲水的、交联的中空纳米微球。同样的方法研究三嵌段共聚物PI-b-PCEMA-b-PtBA(PtBA：聚丙烯酸叔丁酯)的自组装行为，也得到中空纳米微球[1]。
聚合物中空微球
摘要：本文对中空聚合物微球的制备方法进行了综述。主要介绍了乳液法、模板法和自组装法三种方法。并对制备方法进行了展望。
1 前言
中空结构聚合物微球是一类具有独特形态的材料，其内部可以是气体，也可以封装小分子物质如水、烃类等易挥发溶剂或其它具有特种功能的化合物。由于聚合物与空气之间具有较高的折光指数差，中空结构聚合物微粒对光线有很强的遮挡作用，而且由于其特有的结构，还具有很好的可形变性。所以，中空结构聚合物微粒可以用作油漆和水性涂料的白色塑料颜料、抗紫外线添加剂和手感改性剂等，广泛地应用于涂料、油漆、造纸、皮革、化妆品等行业[1-2]。中空结构聚合物微粒在生物和医学领域也受到了特别的亲睐，它们可以作为药物传输、药物的可控释放和基因治疗的载体等[3]。
3 前景展望
随着人们对中空聚合物微球的研究的不断深入，各种新的制备方法也不断的涌现出来，如界面聚合法[6]、原位聚合法[7]等等。中空聚合物微球在一些特殊领域的应用，对微球的制备方法也提出了新的要求。在生物、医药领域，不但要求聚合浓度高，步骤简单，易于工业化；还要求，材料具有生物相容性、生物可降解性及刺激响应性（智能性）等性能。因此，对于中空聚合物微球的制备方法的研究，仍然有很长的路要走。
聚合物微球制备方法
聚合物微球制备方法
聚合物微球制备方法包括以下步骤：
1. 选择聚合物材料：根据所需用途选择适合聚合物材料。
2. 聚合反应：将聚合物材料溶解在合适的溶剂中，加入引发剂、交联剂等必要的反应物，进行聚合反应。
3. 聚合物微球生成：聚合反应过程中，随着反应进行，聚合物溶液逐渐转为均匀的胶体溶液，通过控制形成微小液滴，使其逐渐成为微球。
4. 固化处理：将微球或液滴进行固化处理，使聚合物微球变硬，获得所需强度和稳定性。
5. 分离和处理：对制得的聚合物微球进行分离和处理，去除无用的溶剂和反应剂，得到制备好的聚合物微球。
不同的聚合物材料和反应条件会对聚合物微球的形态、粒径、内部结构、表面化学性质等产生不同的影响。
因此，聚合物微球制备方法需要根据具体情况进行调整和优化，以实现最佳效果。
纳米药物传递系统中的缓释技术优化
纳米药物传递系统中的缓释技术优化随着生物医学科学的不断发展，纳米药物传递系统已成为一种重要的药物传递方式。
纳米药物传递系统具有一系列的优点，如增强药物的稳定性、改善溶解性、提高生物利用率，并减少毒副作用。
然而，在实际应用中，纳米药物传递系统还面临着一些挑战，包括药物的过早释放、治疗效果的不稳定等问题。
因此，对纳米药物传递系统中的缓释技术进行优化至关重要。
缓释技术是解决药物过早释放问题的关键。
缓释技术通过控制药物的释放速率，延长药物在体内的停留时间，从而提高治疗效果。
在纳米药物传递系统中，常见的缓释技术包括微球、聚合物、纳米凝胶等。
微球是一种常见的缓释技术，通过将药物包裹在微小的颗粒中，实现药物的持续释放。
微球的制备方法多种多样，包括沉淀共沉淀法、乳液聚合法等。
此外，还可以通过调节微球的组成成分和微球的大小来控制药物的释放速率。
例如，可以利用聚乙烯醇（PEO）等聚合物制备微球，并通过调节聚合物浓度和交联度，以及微球的大小，从而实现药物的持续释放。
聚合物也是一种常用的纳米药物传递系统中的缓释技术。
聚合物具有良好的生物相容性和可控的药物释放性能。
常用的聚合物有PLGA（聚乳酸-羟基乳酸共聚物）、PEG（聚乙二醇）等。
这些聚合物可以通过自组装、溶胶-凝胶法等不同的制备方法来制备纳米粒子。
此外，聚合物的物理和化学性质也可以通过改变其链段长度、交联度等来调控药物的释放速率。
纳米凝胶是另一种常见的缓释技术，它将药物包裹在凝胶的网络中，实现药物的控制释放。
纳米凝胶可以是天然材料，如明胶等，也可以是合成材料，如聚合物凝胶。
纳米凝胶的制备方式多种多样，包括溶胶-凝胶法、原位聚合等。
通过调节凝胶的网络结构和形态特征，可以实现不同程度的释放控制。
此外，还可以通过改变凝胶的合成材料和交联度，来调节药物的释放速率。
为了进一步优化纳米药物传递系统中的缓释技术，可以采用一些策略。
首先，可以引入多功能载体，通过外界刺激来控制药物的释放。
基于HUDR聚合物的分子自组装及其应用
基于HUDR聚合物的分子自组装及其应用聚合物在科技领域中应用广泛，它们除了具有良好的物理化学性质外，还有良好的工艺性能，因此被广泛应用于材料制备和储能领域，同时也是生物医学和光电领域的重要基础。
分子自组装是一种独特的材料制备方式，它的逐层构筑结构可以通过分子间的相互作用进行自组装，获得具有特定功能的材料。
近年来，发现了许多可用于分子自组装的聚合物，其中基于HUDR聚合物的分子自组装具有很高的应用价值。
一、HUDR聚合物的结构与性质HUDR聚合物是由聚乳酸和硬脂酸聚合合成的一种均聚物，它的结构具有一定规律性，聚合程度较高。
它具有良好的生物相容性和生物可降解性，是一种理想的生物材料。
此外，它的性质良好，具有较强的结晶性，机械强度高，化学稳定性好，能够在生物体内稳定存在一段时间，在一定条件下可以进行相应的降解。
因此，基于HUDR聚合物的自组装技术也得到了广泛的关注。
二、基于HUDR聚合物的分子自组装开始分子自组装可进行核心的构建，自组装的核心是以已有的固体或液滴纳米颗粒等物体为模板，通过分子间相互作用，像砖块一样逐一按照一定规则进行分子叠加，直到构建出满足要求的纳米结构。
基于HUDR聚合物的自组装主要包括双层自组装和多层自组装两种类型，其中多层自组装与双层自组装相似，只是层数更多。
1. 双层自组装双层自组装是将两种有机分子，一种为亲油性有机物，另一种为亲水性有机物，通过分子间的相互作用，分别被沉积在液滴表面和水相中，最终形成一个具有核-壳结构的小颗粒。
在具体实验过程中，可以通过控制活性表面剂的浓度、脂质的添加量和pH值等来控制微观结构，从而达到实现乳液微球自组装的目的。
2. 多层自组装在多层自组装中，多种亲水性物质相互作用，构建分层的纳米结构。
通过层层组装的方式，可以获得不同层面的自组装结构，这种多层性自组装具有高度的结构稳定性和分子最大利用率的特点。
基于HUDR聚合物的多层自组装技术通过其强大的化学稳定性和分子组装多样性，得到广泛的应用。
聚合物微球粒子的自组装制备 - 副本 (2)
第48卷 第3期吉林大学学报(理学版)V o.l48 N o.3 2010年5月Journal o f Jili n Un i v ers it y(Sc ience Edition)M ay 2010研究简报聚合物微球粒子的自组装制备卢 钢1,张宇帅2,孙 军3(1.北华大学分析测试中心,吉林吉林132013;2.中钢集团吉林铁合金股份有限公司,吉林吉林132002;3.吉林市产品质量检验院,吉林吉林132013)摘要:采用溶剂置换自组装方法使用聚苯乙烯和聚苯乙烯 嵌段 异戊二烯制备了两种表面结构不同的聚合物微球粒子.SE M和TE M结果表明,采用聚苯乙烯为原料得到了表面光滑的微球,采用嵌段共聚物得到了表面具有波纹结构的微球,表明这种自组装过程是一种高度有秩序的单层分子排列过程.关键词:溶剂置换自组装;聚合物微球;波纹结构中图分类号:O647 文献标志码:A 文章编号:1671 5489(2010)03 0508 03Fabrication of Poly m erM icro balls by Self OrganizationLU Gang1,Z HANG Yu shuai2,SUN Jun3(1.C enter of A nal y sis and M easure m ent,Beihua Universit y,J ilin132013,J ili n P rovince,China;2.Sinosteel J ilin Ferroalloy s Co L t d,J ilin132002,J ilin Province,China;3.J ilin C it y Product Qualit y Ins titute,J ilin132013,J ili n P rovince,China)Abstrac:t Po ly m er m icro balls were prepared by so lven t chang i n g se lf organ izati o n.PS and PS b PI w ere prepared i n to t w o kinds ofm icro balls w ith different surface structures.SE M and TE M i m ages revea l that PS and PS b PI for m ed s m ooth surface and ri p p le surface of m icr o ba lls,respecti v e l y.The result sho w s the self or gan ization is a sing le layer array process o fm o l e cu les w ith h i g hly regu lar str ucture.Key wor ds:so lven t evapora ti o n self organize;po ly m er m icroballs;ri p ple struct u re聚合物微球粒子应用于光子学、电子学和生物技术等许多领域.近年来,人们开始研究以各种尺寸的微球为模板制备光子学薄膜[1 3],开发出了用高分散硅球或高分子小球的整齐阵列作模板制备光子学晶体[4 5].刘兆斌等[5]以紧密排列的聚苯乙烯球为模板,通过在外面包覆透明的聚二甲基硅氧烷(PDM S)制备了光子学薄膜;董健等[6]利用静电排斥作用使二氧化硅球紧密排列,然后在外面包覆聚丙烯酰胺凝胶制备了光子学薄膜.因此,开发简单、廉价的制备微球方法[7 9]将促进光子技术的发展.本文介绍一种可制备聚合物微球的简单方法溶剂置换自组装法[10],利用聚苯乙烯在四氢呋喃和水中溶解度的不同,通过四氢呋喃的缓慢挥发使聚苯乙烯析出并分散于水中成为高分子小球.1 实 验1.1 试剂和仪器 聚苯乙烯(PS)和聚苯乙烯 聚异戊二烯嵌段二聚物(PS b PI)(美国Poly m er Source 公司),分析纯;Os O4(日本WAKO公司),分析纯;四氢呋喃(北京化学试剂二厂),分析纯;实验用水为高纯水.采用SE M(S 3500N型,日本日立公司)进行表面形貌表征;采用TE M(JE M 2100F型,日本JEOL Ltd公司)进行粒子内部结构表征.1.2 PS微球和PS b PI波纹表面微球的制备 将聚合物PS溶解于四氢呋喃中制得0.2m g/mL的溶收稿日期:2009 06 04.作者简介:卢 钢(1961 ),男,满族,教授,从事材料物理化学的研究,E m ai:l jilinlugang@sohu.co m.基金项目:吉林省科技发展计划项目基金(批准号:20070507).液,取1mL 该溶液在搅拌条件下加入2mL 高纯水,水的滴加速度为1mL /m i n .停止搅拌,四氢呋喃开始挥发,10h 后溶液出现浑浊,2d 后四氢呋喃挥发完毕,制得PS 的水溶胶.用同样方法制得PS b PI 的水溶胶.为了观察粒子内部的情况,用Os O 4对嵌段共聚物进行标记.将质量分数为0.1%的OsO 4水溶液加入嵌段共聚物的水溶胶中,2h 后离心(12000r/m i n ,15m i n ,5 ),用高纯水洗掉未反应的OsO 4.2 结果与讨论图1为聚苯乙烯微球的扫描电子显微镜(SE M )照片,其中粒子尺寸用溶液的质量浓度控制,较高的质量浓度对应较大尺寸的粒子.聚苯乙烯在紧密堆积时具有近似的六边形结构,表明这种分子自组装过程并非杂乱无章,聚合物分子通过层层自组装排列起来,到达粒子表面的分子并排排列形成了平面,因此粒子表面并不是光滑的球面,整体上由多个平面组成.图1 聚苯乙烯微球的扫描电子显微镜照片F i g .1 SE M i m ages of polystyrene m icro balls图2为聚苯乙烯微球的尺寸分布情况.由图2可见,随着 (PS)的升高,微球的半径逐渐增大.实验表明,通过该方法制备的粒子尺寸为0.1~50 m.而 (PS)越高,粒子的分散度越大.图2 聚苯乙烯微球的尺寸分布F i g .2 S i ze d istribution s of polystyrene m icro balls为了证实自组装过程是一个分子间层层排列的过程,选择PS b PI 嵌段共聚物作为自组装主体,并用OsO 4标记.O s O 4能与聚异戊二烯的双键发生加成反应,因此加大了粒子的质量,在粒子尺寸较大时易发生聚沉.O s O 4的作用是阻止电子穿过,在进行透射电子显微镜表征时能区分聚苯乙烯单体和聚异戊二烯单体.将标记了O s O 4的PS b PI 嵌段共聚物胶体分散在铜网上晾干,进行TE M 检测.四氢呋喃能与水互溶,向溶液中加水不会引起系统发生相转移.当四氢呋喃逐渐挥发,溶剂减少后,高分子开始析出.而分散体系中大量的水阻碍了高分子发生大规模的团聚,这些高分子只能小范围析出.单纯的聚苯乙烯容易自组装成为球形纳米粒子,因此这些高分子便成为球形结构.图3为标记了OsO 4的PS b PI 嵌段共聚物TE M 表征.由图3可见,这种嵌段共聚物在自组装成为微球的过程中形成了表面波纹结构.图3中波纹的黑色部分由聚异戊二烯组成,白色部分由聚苯乙烯组成,黑白相间的波纹由两种聚合物整齐排列而成.聚异戊二烯由于标记了O s O 4,使其不能让电子通过,进行TE M 表征过程中呈现黑色;而聚苯乙烯则无法阻止电子通过,呈现白色.每层分子排列到表面后,嵌段聚合物的同一单体聚合物具有相同的朝向,当下一组分子继续在表面!生长∀时,同一种聚合物单体在范德华力作用下!头对头∀的排列在其表面,形成了层层组装的结构,如图4所示.溶液的质量浓度对微509 第3期 卢 钢,等:聚合物微球粒子的自组装制备(A ) (PS )=0.05g/L ;(B) (PS)=0.2g /L ;(C ) (PS )=0.5g/L ;(D ) (PS )=0.9g/L.图3 PS b P I 嵌段共聚物的TE M 照片Fig .3 TEM i mages of b l ock cop ol y m er球粒子尺寸的影响显著,质量浓度低时粒子的尺寸较小,粒子表面波纹的层数相应较少;随着质量浓图4 微球表面波纹结构的组成F i g .4 M orphology of ripp l e struc ture on a m icroba ll 度的增大,粒子的层数增多,但层与层间的距离并未增大,粒子体积增大的部分全部由增多的层数所,表明这种自组装过程是一种高度有序的单层分子排列过程.综上所述,本文采用溶剂置换自组装方法制备了聚合物微球粒子.通过对聚苯乙烯和聚苯乙烯异戊二烯嵌段聚合物的研究表明,微球的尺寸随溶液质量浓度的增大而增大,同时表明这种自组装过程是一种高度有序的单层分子排列过程.参考文献1] WU H ong ka,i O do m T W,W h itesi des G M.G enerati on o f Chro m e M asks w ith M icrom eter Sca l e F eatures U s i ngM icro lens L ithog raphy [J].A dv M ater ,2002,14(17):1213 1216.2] WU M H,P ark C ,W hitesides G M.F abrica ti on o f A rray s of 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A,2008,313/314:332 334.510 吉林大学学报(理学版) 第48卷。
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关键 词 ：溶 剂置 换 自组装 ；聚合 物微球 ；波纹 结构
中图分类 号 ： ６ ７ ０ ４ 文献标 志码 ： Ａ 文章 编号 ： ６ １５ ８ （０ ０ ０ －５ ８０ １ ７ ． ９ ２ １ ）３０ ０ －３ ４
Ｆａ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｌ ｍ ｅ ｉ ｒ － ａ ｌ ｙ Ｓ ｌ－ ｒ ａ ｉ ａ ｉ ｎ ｂｒｃ ｔｏ ｆＰｏ ｙ ｒ Ｍ ｃ ｏ ｂ ｌ ｂ ｅ ｆＯ ｇ ｎ ｚ ｔｏ ｓ
聚 合 物 微 球 粒 子 的 自组 装 制 备
卢 钢 张宇帅 孙 ， ， 军
（ ．北华大学 分析测试 中心 ， １ 吉林 吉林 １２ １ ； ．中钢集团吉林铁合金股份有限公司 ， ３０ ３ ２ 吉林 吉林 １ ２０ ； ３ ０２ ３ ．吉林 市产品质量检验院 ， 吉林 吉林 １２ １ ） ３ ０ ３
第４ ８卷
第 ３期
吉 林 大 学 学 报 （理 学 版 ）
Ｊｕ ｌ ｆ ｉｎＵ ｉ ｒ ｔ Ｓｉ ｃ ｄｔｎ ｏｍａ ｏ Ｊ ｉ ｎｖ ｓｙ（ ｃ ｎ ｅＥ ｉｏ ） ｌ ｅ ｉ ｅ ｉ
Ｖｏ． ８ Ｎｏ ３ １４ ． Ｍａ ２ １ ｖ ００
２ １ ５月 ００年
研 究 简 报
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摘要 ：采用 溶剂 置换 自组装 方法使 用聚苯 乙烯 和 聚苯 乙烯． 段． 戊 二 烯制 备 了两 种表 面 结 嵌 异
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本 文介绍 一种 可制 备 聚合 物微球 的简单 方 法— — 溶 剂 置 换 自组 装 法 ＿ ｌ ，利 用 聚 苯 乙烯 在 四氢 呋 喃 和水 中溶 解 度 的不 同 ， 过 四氢 呋喃 的缓慢 挥发 使 聚苯 乙烯析 出并分 散 于水 中成 为高 分子 小球． 通