聚合物微球的功能化及应用

　第１０期 收稿日期：２０１８－０４－０７

作者简介：任　鹏（１９８９—），硕士，化学工程与技术专业。

聚合物微球的功能化及应用

任　鹏１

，２

（１桂林理工大学化学与生物工程学院，广西桂林　５４１００４；２．桂林理工大学科技处，广西桂林　５４１００４）

摘要：聚合物微球是一种性能优良的高分子材料，微球的功能化更是研究的热点。本文对微球功能基团化、复合微球、多孔微球等几种常见功能化微球的特点做了简要概括；简述了微球在生物医学、分离方面、化学工业及分析化学方面的应用。对功能化微球的研究前景和方向提出展望；以期为功能化微球的研究、应用提供参考。关键词：聚合物微球；功能化；应用中图分类号：ＴＱ３１６．３３５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１８）１０－００９３－０２

ＦｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＰｏｌｙｍｅｒＭｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ

ＲｅｎＰｅｎｇ

１，２

（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＢｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕｉｌｉｎ　５４１００４，Ｃｈｉｎａ；

２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＧｕｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕｉｌｉｎ　５４１００４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｌｙｍｅｒｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓａｒｅａｋｉｎｄｏｆｈｉｇｈ－ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐｏｌｙｍｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓ，ａｎｄｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓｉｓａ

ｒｅｓｅａｒｃｈｈｏｔｓｐｏｔ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｅｖｅｒａｌｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ，ｓｕｃｈａｓｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓａｎｄｐｏｒｏｕｓｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ，ａｒｅｂｒｉｅｆｌｙｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓｉｎｂｉｏｍｅｄｉｃｉｎｅ，ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｃｈｅｍｉｃａｌｉｎｄｕｓｔｒｙａｎｄａｎａｌｙｔｉｃａｌｃｈｅｍｉｓｔｒｙｗｅｒｅｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔａｎｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓａｒｅｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ，ｓｏａｓｔｏｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｆｏｒｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙｍｅｒｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ；ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 聚合物微球是指粒径在纳米级至微米级的材料，是一种性能优良的新型高分子材料，包括实心微球、空心微球、多孔微球

等；具有比表面积大，易回收，价格相对低廉等特点［１－３

］

；这些优势促使聚合物微球在许多领域都有应用，比如生物，医药以

及材料等领域［４］

。不同的领域需求的聚合物微球带有的功能各不相同，随着时间推移，微球研究的进展形成了带有各种官能团（例如羧基，氨基，羟基，巯基等）的聚合物微球，复合微球，多孔微球等。聚合物微球的制备及应用研究已经成为材料学

的一个重要研究领域［５］

。

１　常见的功能化聚合物微球

１．１　聚合物微球的功能基团化

聚合物微球的功能基团化是指将微球表面带有功能性基

团，主要有两种方法［６］

：一种是将带有功能基团的化合物作为单体，使其参与聚合反应；第二种是以已制备好的微球为对象，对其进行表面改性。由于带有功能基团，微球反应活性增加，可以参与某些具特殊要求的反应，拓展了微球应用的广度和深度。

Ｋａｎｇ等［７］

采用无皂乳液聚合法制备了粒径为３３５ｎｍ的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯的聚合物微球，以此为种子微球，乳液聚合制备出带有甲基丙烯酸，表面洁净的羧基化微球。研究了单体配比和其他因素对聚合反应、微球粒径及其分布的影

响。Ｆｕ等［８］

首先制备出未功能化的带有垂直对齐排列的中空轨道的介孔二氧化硅微球，然后将３－氨丙基三乙氧基硅烷接枝在上述微球中，制备出带有垂直对齐排列的中空轨道的氨基化介孔二氧化硅微球，并将其作为传感材料来修饰玻碳电极，用来检测微量２，４，６－三硝基甲苯，表现出优异的性能。张荣

荣等［９］

以甲基丙烯酸羟乙酯（ＨＥＭＡ）为功能单体采用分散聚合制备出单分散，微米级，羟基化聚苯乙烯微球，有利于工业化应用。考察了加料方式、反应时间、ＨＥＭＡ浓度及加入时间对微球粒径及其分布的影响，元素分析表明其羟基含量可高达０ １１％。

１．２　复合微球

复合微球主要包括：无机－有机复合微球和有机－有机复

合微球。无机－有机复合微球同时具有两类的特性：无机材料的刚性、磁性和导电性等，有机高分子材料的可塑性、生物相容性及易加工等；性能得到大的提升，在光、电、磁、催化、传感器

以及生物等领域应用广泛［１０］

。针对两类不同类型的材料，

采用不同的引入方法：无机材料一般是以粉末或前躯体的方式引入；有机物则主要是以单体、低聚物、高分子聚合物等方式引

入。Ｗａｎｇ等［１１］

采用改进的悬浮聚合法制备出磁性的丙烯酸－二乙烯基苯聚合物微球。并研究了上述微球对水溶液中六价铬的吸附效果，研究表明在１２ｍｉｎ时，吸附率可达９８％；最大吸

附量为２３１．８ｍｇ／ｇ。Ｙｕ等［１２］

采用乳液聚合法成功制备出以ＴｉＯ２

为核，甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的共聚物、甲基丙烯酸的聚合物为壳的微球。微球形貌规整，并且表面未检测到ＴｉＯ２

，包埋率可高达７８．９％。有机－有机复合微球是由两种或两种以上不同的高分子材料混合制备而成。制备过程中对微球形态的控也尤为重要，不同形态微球可以具有多种性能，如哑铃型微球不同性质的两

端可以选择性固定不同材料。孙莉峰等［１３］

以ｓｐａｎ－８０为表面活性剂，环己烷为溶剂采用反相悬浮乳液聚合法成功制备出脲醛树脂－聚丙烯酞胺有机－有机复合微球，探讨了反应温度，甲醛／尿素比例，溶液浓度、ｐＨ等对微球形貌的影响。

１．３　多孔微球

多孔微球在固定化酶、靶向载药、细胞分离以及催化剂方

面都有良好应用前景。多孔微球的制备方法有悬浮聚合、种子溶胀聚合、分散聚合法、酸碱处理法、后交联修饰法、微孔膜乳化法等；比较传统的制备方法有悬浮聚合、种子溶胀聚合等，这

些方法研究较为透彻，有些已经工业化应用［１４］

。

悬浮聚合法是在制备过程中加入致孔剂，待聚合完成后，

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