分散聚合法制备环氧基磁性复合微球
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摘 要 ： 采 用 化 学 共 沉 淀 法 制 备 了油 酸 包覆 的 Ｆ ｅ 。 （ ） 磁性 纳 米粒 子 ， 以此为核 ・ 采 用分 散 聚合 法 制备 了表 面 带 有 环 氧 基 团的 Ｆ ｅ Ｏ ／ 聚 甲基 丙烯 酸 缩 水甘 油 酯（ Ｐ Ｇ ＭＡ） ￣ 性 复合 微 球 ， 探 讨 了聚 合 工 艺 、 聚 合 条 件 对 甲基 丙 烯酸 缩 水 甘 油 酯（ Ｇ ＭＡ） 利 用 效 率 的 影 响 规律 ， 并 用 傅 立 叶 变换 红 外 光 谱 仪 （ Ｆ Ｔ Ｉ Ｒ） 、 热 重分 析仪 （ ＴＧ Ａ） 、 振动样 品磁强计（ Ｖ Ｓ Ｍ） 和 扫
散性 ； 其二 ， 聚合过 程 中发 生 分 子链 独 自缠绕 成 核 ， 形
采用化学共 沉淀法制备 ： 称取 ４ ． ２ ｇ Ｆ ｅ Ｓ Ｏ ・ ７ Ｈ ０
和６ ． ８ ｇ Ｆ ｅ Ｃ １ ・ ６ Ｈ２ Ｏ分 别溶解 于 ５ Ｏ ｍＬ超纯水 中，
加 入到带 有冷 凝管 、 分 液 漏 斗及 氮 气入 口的 四颈烧 瓶
作 者 采用单 层 油酸 包 覆 Ｆ ｅ Ｏ 磁 性 纳米 粒子 ， 以
此 为核 ， 通 过分散 聚合 法制 备 Ｆ ｅ Ｏ ／ 聚 甲基 丙烯 酸缩 水甘 油酯 （ Ｐ Ｇ ＭＡ） 磁 性 复 合微 球 ， 考察 聚合 工 艺 和 聚 合 条件对单 体利用 效 率 的 影 响 ， 并 利用 傅 立 叶 变换 红
中， 通氮气 ， 搅 拌并 升 温 至 ５ ５℃； 快 速加 入 ６ Ｏ ｍＬ溶 有４ ． ８ ｇ Ｎ ａ ＯＨ 的水 溶液 ， 并 迅 速升温 至 ６ ５℃， 快速 搅 拌反应 １ ｈ ； 然后 缓 慢 加 入 １ ． ２ ｇ油 酸 ， 水浴 升 温 至
成空球 ， 影 响单体 利用效 率 。
金［ 和生物 医药 。 ］ 等领 域备 受关 注 。
目前 ， 磁性 复合微 球 主要 通 过 在 磁 流体 存 在 下 的 单 体聚合 法制 备 ， 包 括悬 浮 聚合 ［ ７ ］ 、 乳 液 聚合 【 ８ ］ 、 分散
１ 实验
１ ． １ 试 剂
Ｆ ｅ Ｓ Ｏ ・ ７ Ｈ。 Ｏ、 Ｆ ｅ Ｃ １ ・ ６ Ｈ。 Ｏ、 油酸、 氢 氧化 钠 、 甲基丙烯 酸 缩水 甘 油 酯 （ ＧＭＡ） 、 无水乙醇、 偶 氮 二 异
化 学 岛 佳 物 互程 ２ ０ １ ３ ， Ｖ ｏ １ ． ３ ０ Ｎ ｏ ． ２
Ｃｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ＆ Ｂｉ ｏ ｅ ｎ ｇｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
团
分 散 聚 合 法 制 备环 氧 基磁 性 复合 微球
刘 浩 ， 马 荔 ， 尹德 忠 ， 贾 佳， 杜 筱 （ 西 北工业 大学理 学院应 用化 学 系， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ７ ２ ）
８ ０℃ ， 低速搅 拌 ， 并调 节 ｐ Ｈ 值 为 ８左 右 ， 反应 １ ｈ ； 自 然 冷却 ， 用大 量超 纯 水多 次 洗 涤并 用磁 场 分离 去 除 多
基金项 目： 国家自然科学基金资助项 目（ ５ １ １ ７ ３ １ ４ ７ ） ． 西北工业大学研 究生创业种子基金 资助项 目（ ｚ ２ ０ １ ２ １ ６ １ ） ， 西北工业大 学基础研
聚合［ ９ 们 等 。其 中 ， 分 散 聚合 是 将 单 体 分 散 在 能 溶解 单 体的 溶剂 中 ， 通过 聚合 生成 不 溶 于 溶 剂 的聚 合 物微
丁腈 （ ＡＩ Ｂ Ｎ） 、 聚 乙烯 吡 咯烷 酮 （ Ｐ ＶＰ， Ｋ３ ０ ） 、 二 乙烯 基
苯（ ＤＶ Ｂ ） 、 盐酸、 丙酮 、 百 里香 酚 蓝 、 甲酚 红 ， 均为 分 析
磁性复 合微球 是指 高分 子聚 合物 与磁性 无机 粒子
外光谱 仪 （ Ｆ ＴＩ Ｒ） 、 热重 分 析仪 （ ＴＧＡ） 、 振 动样 品磁 强
复合 而成 的微 球 ， 表面 可携 带 多种反应 性功 能基 团 ， 如 环 氧基 、 ～ＮＨ 、 一Ｃ０ＯＨ、 一ＣＨＯ 等 ， 可与 生物 大分
计（ ＶＳ Ｍ） 和 扫描 电镜 （ Ｓ Ｅ Ｍ） 对磁 性复合 微球 的结 构 、 磁性 能 、 包覆量 进行 表征 ， 采用 盐酸 ～丙 酮法测定 了复 合微 球表 面环 氧基 的含 量 。
子、 细胞、 药物、 金属离子及有机物等进行偶联 。在磁 场作用下 ， 可对此类 目标物质进行 有效分离、 定 向富 集、 回 收和再 利 用 ， 在 环 境 保 护［ 】 ］ 、 载 药［ ２ ］ 、 湿法 冶
描 电镜 （ Ｓ Ｅ Ｍ） 等对磁性复合微球 的结构 、 磁性 能和 包覆量进行 了表征 ． 采 用盐酸 一丙酮法测定 了磁性复合微球表面环氧
基 的 含 量 。 结 果表 明 ， 在优化的条件下 。 ＧＭＡ 利 用 效 率 高 达 ６ １ ． ２ ６ 。 磁 性 复 合 微 球 具 有 良 好 的 单 分散 性 ・ 粒径为 ｌ ～
２ ｍ． 具有超顺磁性 ． 比饱 和 磁 强度 为 １ ７ ． １ ２ ｅ ｍＬ １ ・ ｇ ＿ 。 。 环氧 基 含 量 达 ３ ． ５ ｍｍｏ ｌ ・ ｇ － 。 。 关键词 ： 分散聚合 ； 磁性复合微球 ； 油酸 包覆 Ｆ ｅ 。 （ ） 磁 性 纳 米 粒 子 ； ＧＭＡ 利 用 效 率 中图 分 类 号 ： Ｏ ６ ３ ２ ． １ ３ Ｏ ６ １ １ ． ６ ２ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ —５ ４ ２ ５ 【 ２ Ｏ ｌ ３ ） ０ ２ ～０ ０ ２ ７ —０ ５
纯。
球， 是制备纳米级至微米级、 单分散聚合物微球的首选
方法 。研究表 明［ １ ］ ， 在存 在 无 机 粒子 的分 散 聚合 体
１ ． ２ 油酸 包覆 Ｆ ｅ ３ ０４ 磁性 纳米粒 子的制备
系中， 磁性复合微球制备受两方面的影 响： 其一 ， 磁性
无机 纳米粒 子 的团聚 导致 微 球 团 聚 ， 影 响 微 球 的单 分
散性 ； 其二 ， 聚合过 程 中发 生 分 子链 独 自缠绕 成 核 ， 形
采用化学共 沉淀法制备 ： 称取 ４ ． ２ ｇ Ｆ ｅ Ｓ Ｏ ・ ７ Ｈ ０
和６ ． ８ ｇ Ｆ ｅ Ｃ １ ・ ６ Ｈ２ Ｏ分 别溶解 于 ５ Ｏ ｍＬ超纯水 中，
加 入到带 有冷 凝管 、 分 液 漏 斗及 氮 气入 口的 四颈烧 瓶
作 者 采用单 层 油酸 包 覆 Ｆ ｅ Ｏ 磁 性 纳米 粒子 ， 以
此 为核 ， 通 过分散 聚合 法制 备 Ｆ ｅ Ｏ ／ 聚 甲基 丙烯 酸缩 水甘 油酯 （ Ｐ Ｇ ＭＡ） 磁 性 复 合微 球 ， 考察 聚合 工 艺 和 聚 合 条件对单 体利用 效 率 的 影 响 ， 并 利用 傅 立 叶 变换 红
中， 通氮气 ， 搅 拌并 升 温 至 ５ ５℃； 快 速加 入 ６ Ｏ ｍＬ溶 有４ ． ８ ｇ Ｎ ａ ＯＨ 的水 溶液 ， 并 迅 速升温 至 ６ ５℃， 快速 搅 拌反应 １ ｈ ； 然后 缓 慢 加 入 １ ． ２ ｇ油 酸 ， 水浴 升 温 至
成空球 ， 影 响单体 利用效 率 。
金［ 和生物 医药 。 ］ 等领 域备 受关 注 。
目前 ， 磁性 复合微 球 主要 通 过 在 磁 流体 存 在 下 的 单 体聚合 法制 备 ， 包 括悬 浮 聚合 ［ ７ ］ 、 乳 液 聚合 【 ８ ］ 、 分散
１ 实验
１ ． １ 试 剂
Ｆ ｅ Ｓ Ｏ ・ ７ Ｈ。 Ｏ、 Ｆ ｅ Ｃ １ ・ ６ Ｈ。 Ｏ、 油酸、 氢 氧化 钠 、 甲基丙烯 酸 缩水 甘 油 酯 （ ＧＭＡ） 、 无水乙醇、 偶 氮 二 异
化 学 岛 佳 物 互程 ２ ０ １ ３ ， Ｖ ｏ １ ． ３ ０ Ｎ ｏ ． ２
Ｃｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ＆ Ｂｉ ｏ ｅ ｎ ｇｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
团
分 散 聚 合 法 制 备环 氧 基磁 性 复合 微球
刘 浩 ， 马 荔 ， 尹德 忠 ， 贾 佳， 杜 筱 （ 西 北工业 大学理 学院应 用化 学 系， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ７ ２ ）
８ ０℃ ， 低速搅 拌 ， 并调 节 ｐ Ｈ 值 为 ８左 右 ， 反应 １ ｈ ； 自 然 冷却 ， 用大 量超 纯 水多 次 洗 涤并 用磁 场 分离 去 除 多
基金项 目： 国家自然科学基金资助项 目（ ５ １ １ ７ ３ １ ４ ７ ） ． 西北工业大学研 究生创业种子基金 资助项 目（ ｚ ２ ０ １ ２ １ ６ １ ） ， 西北工业大 学基础研
聚合［ ９ 们 等 。其 中 ， 分 散 聚合 是 将 单 体 分 散 在 能 溶解 单 体的 溶剂 中 ， 通过 聚合 生成 不 溶 于 溶 剂 的聚 合 物微
丁腈 （ ＡＩ Ｂ Ｎ） 、 聚 乙烯 吡 咯烷 酮 （ Ｐ ＶＰ， Ｋ３ ０ ） 、 二 乙烯 基
苯（ ＤＶ Ｂ ） 、 盐酸、 丙酮 、 百 里香 酚 蓝 、 甲酚 红 ， 均为 分 析
磁性复 合微球 是指 高分 子聚 合物 与磁性 无机 粒子
外光谱 仪 （ Ｆ ＴＩ Ｒ） 、 热重 分 析仪 （ ＴＧＡ） 、 振 动样 品磁 强
复合 而成 的微 球 ， 表面 可携 带 多种反应 性功 能基 团 ， 如 环 氧基 、 ～ＮＨ 、 一Ｃ０ＯＨ、 一ＣＨＯ 等 ， 可与 生物 大分
计（ ＶＳ Ｍ） 和 扫描 电镜 （ Ｓ Ｅ Ｍ） 对磁 性复合 微球 的结 构 、 磁性 能 、 包覆量 进行 表征 ， 采用 盐酸 ～丙 酮法测定 了复 合微 球表 面环 氧基 的含 量 。
子、 细胞、 药物、 金属离子及有机物等进行偶联 。在磁 场作用下 ， 可对此类 目标物质进行 有效分离、 定 向富 集、 回 收和再 利 用 ， 在 环 境 保 护［ 】 ］ 、 载 药［ ２ ］ 、 湿法 冶
描 电镜 （ Ｓ Ｅ Ｍ） 等对磁性复合微球 的结构 、 磁性 能和 包覆量进行 了表征 ． 采 用盐酸 一丙酮法测定 了磁性复合微球表面环氧
基 的 含 量 。 结 果表 明 ， 在优化的条件下 。 ＧＭＡ 利 用 效 率 高 达 ６ １ ． ２ ６ 。 磁 性 复 合 微 球 具 有 良 好 的 单 分散 性 ・ 粒径为 ｌ ～
２ ｍ． 具有超顺磁性 ． 比饱 和 磁 强度 为 １ ７ ． １ ２ ｅ ｍＬ １ ・ ｇ ＿ 。 。 环氧 基 含 量 达 ３ ． ５ ｍｍｏ ｌ ・ ｇ － 。 。 关键词 ： 分散聚合 ； 磁性复合微球 ； 油酸 包覆 Ｆ ｅ 。 （ ） 磁 性 纳 米 粒 子 ； ＧＭＡ 利 用 效 率 中图 分 类 号 ： Ｏ ６ ３ ２ ． １ ３ Ｏ ６ １ １ ． ６ ２ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ —５ ４ ２ ５ 【 ２ Ｏ ｌ ３ ） ０ ２ ～０ ０ ２ ７ —０ ５
纯。
球， 是制备纳米级至微米级、 单分散聚合物微球的首选
方法 。研究表 明［ １ ］ ， 在存 在 无 机 粒子 的分 散 聚合 体
１ ． ２ 油酸 包覆 Ｆ ｅ ３ ０４ 磁性 纳米粒 子的制备
系中， 磁性复合微球制备受两方面的影 响： 其一 ， 磁性
无机 纳米粒 子 的团聚 导致 微 球 团 聚 ， 影 响 微 球 的单 分