第6章智能聚合物微球

第6章智能聚合物微球

智能材料

�聚合物微球：两种或两种以上的粒子或组分经表面包覆或复合处理 后形成的颗粒

�聚合物微球的聚合物微球的形貌

形貌: raspberry-like currant bun core-shell(a) core-shell(b)细胞—代谢、增殖、兴奋、抑制等细胞膜—交换信息、转换能量、

传运物质、免疫、保护和运动等

智能材料

聚合物微球的特点

避免了单一纳米粒子的团聚问题

具有复合协同多功能效应

使一种微粒表面产生新的物理、化学、机械性能及新的功能降低成本(贵重纳米粒子复合到低廉粒子表面)

提高化学反应速率

聚合物

微球的应用

聚合物微球的应用

药物缓释

IBU:布洛芬(抗炎、镇痛药)

聚合物

微球的应用聚合物微球的应用

药物缓释

PCL:聚己酸内酯,疏水

NIPAM:T>32℃,疏水;T<32 ℃,亲水MBA:亚甲级双丙烯酰胺

主要内容

•微球及粒子设计和制备方法•微囊化微球智能化

•刺激响应性乳液与粉体

•电磁流变液

•生物医用功能高分子微球•分子识别聚合物微球

•分子印迹聚合物微球

聚合物

聚合物微球的制备方法

微球的制备方法

机械化学法液相法

固相法

搅拌混合法

研磨法

干式冲击复合法

表面化学反应法

俗称物理法

层层自组装法(LbL)

多相聚合法

表面sol-gel法

嵌段共聚物组装法

传统乳液聚合法

细乳液聚合

分散聚合

水分散聚合

异相凝聚法

1.机械化学法

1.1.母粒子母粒子母粒子;

2.;2.;2.子粒子子粒子子粒子((包覆粒子包覆粒子)

3.)3.)3.相互作用混合物相互作用混合物相互作用混合物

4.4.4.复合粒子复合粒子机械化学法:俗称物理法俗称物理法((搅拌混合搅拌混合,,研磨研磨,,干式冲击复合干式冲击复合)

)实质:采用机械作用激活超细粉体采用机械作用激活超细粉体((母粒子母粒子))和子粒子和子粒子,

,使其界面间发生 化学反应化学反应化学反应,,以达到改性效果以达到改性效果((机械能转为化学能机械能转为化学能)

)日本东京大学Honda 教授和南京理工大学超细粉体与表面科学技术研究所

机械化学法

机械化学法形成复合粒子的形态机械化学法形成复合粒子的形态:

:六方紧密包覆六方紧密包覆 随意包覆随意包覆随意包覆 理想随意包覆

理想随意包覆机械化学法优点: 处理时间短,反应过程易控制,可连续批量生产 缺点: ①容易造成无机粒子晶形破坏

②包覆不均匀,一般为随意包覆

③母粒子一般为亚微米级到微米级

④两种粒子都要事先准备,工艺稍繁琐

2.液相法

异相凝聚法))

液相法((异相凝聚法

异相凝聚法基本原理:带有不同电性的超细粒子会相互吸引而凝聚

条件:①一种超细粒子的粒径比另一种异号电荷的超细粒子粒径小得多

②通过调节p H值或事先制备不同表面电荷的粒子

缺点: ①结合不够牢固,一般如果包覆粒子玻璃化转变温度Te

②固含量较低

液相法液相法(

(LbL 法) 层层自组装法层层自组装法（（LbL ） (PS/SiO 2)为例: 以均一粒径的PS PS微球作为模板，首先在其表微球作为模板，首先在其表面吸附三层电解(PDAD/PSS/PDAD PDAD/PSS/PDAD))组成的薄膜，最外层为带正电的PDAD 表面表面,,有利于带负电荷的二氧化硅纳米粒子的吸附硅纳米粒子的吸附. . . 反复进行反复进行一正一负的包覆操作一正一负的包覆操作,,就得到多层核层核--壳结构的复合微球。进一步煅烧或者溶剂刻蚀除去步煅烧或者溶剂刻蚀除去PS PS PS模模板粒子板粒子,,即可得到空心SiO 2微球微球..

液相法

液相法((LbL法制备PS/SiO2)

PS模版及吸附了一层,两层,五层纳米SiO2粒子的复合微球不同厚度SiO

2

空球

液相法

液相法((LbL法-直接吸附前驱体

直接吸附前驱体))

传统LbL法多次离心-水洗过程

有机/无机复合微球

直接吸附无机前驱体

简化过程

无机前驱体对水敏感

无机前驱体对水不敏感

液相法

直接吸附前驱体))液相法((LbL法-直接吸附前驱体

液相法液相法((LbL 法-直接吸附前驱体直接吸附前驱体))950℃煅烧,锐钛型TiO 2折光指数n=2.6-2.9

450℃煅烧, 晶红石型TiO 2折光指数n=2.5

前驱体溶于水:[CH 3CH(O)CO 2NH 4]2Ti(OH)2

液相法

直接吸附前驱体))液相法((LbL法-直接吸附前驱体前驱体对水敏感:钛酸正丁酯

Remarks on LbL method

①:可得到不同尺寸与厚度的有机可得到不同尺寸与厚度的有机-

-无机纳米复合微球和 空球空球空球((尺寸由模版粒子粒径控制尺寸由模版粒子粒径控制,,厚度由包覆层数决定厚度由包覆层数决定)

)②:除了单分散微球可作为模板粒子除了单分散微球可作为模板粒子,,其他不规则形状固其他不规则形状固

体颗粒也可作为模板粒也可作为模板((包埋药物、香精等包埋药物、香精等)

)③:可得到不同组分的有机可得到不同组分的有机--无机复合微球无机复合微球((聚合物聚合物/

/无机 氧化物氧化物氧化物,,聚合物聚合物//金属纳米粒子等金属纳米粒子等)

)④:离心离心--水洗水洗--分离过程繁琐复杂分离过程繁琐复杂((国外为机械手操作国外为机械手操作)

)