一种亲水性聚丙烯酸酯类交联微球的制备方法与流程

1.本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种亲水性聚丙烯酸酯类交联微球的制备方法。


背景技术：

2.多糖如纤维素、琼脂糖和交联葡聚糖是最早用于蛋白质分离的色谱介质，也是最常用的分离介质。这类分离介质是典型的亲水性树脂，对水溶性生物大分子具有很好的相容性，可以直接应用于生物分离。但多糖类树脂有其天然的不足之处，如机械强度不够高，当流速增高时，介质收到挤压，柱压随之增高，如若超过其临界流速，可能造成多糖介质变形，影响其分离性能；此外，多糖类分离介质由于孔道狭小难以进行生物大分子的快速分离，在单抗药物及蛋白质分离领域越来越受到限制。
3.聚合物分离介质，如聚丙烯酸酯类和聚苯乙烯-二乙烯基苯聚合物微球具有出色的机械性能、稳定的化学性能，孔径大且可调节的优点逐渐在生物分离领域引起科研人员关注，但其自身骨架具有较长的c-c键，且含有酯键或苯环，对生物物质具有特异性吸附，甚至引起生物大分子变性，因此无法直接应用于生物大分子的分离。但若通过在聚苯乙烯类微球表面键合多羟基化合物，可消除聚苯乙烯微球对生物大分子的特异性吸附，可应用于生物大分子分离领域，如中国专利(zl201510671362.8)通过在聚苯乙烯微球表面氯甲基化，将pva键合至聚苯乙烯微球表面，可减少或其对生物大分子的特异性吸附，且pva含有大量羟基，便于偶联特定的配基以满足不同的分离模式要求。但过程复杂，步骤繁琐，难以控制。聚丙烯酸酯类微球因且自身带有一定的疏水性，也无法直接应用于生物大分子的分离领域。


技术实现要素：

4.因此，针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种亲水性聚丙烯酸酯交联微球的制备方法，首先通过多羟基亲水化修饰丙烯酸酯类可聚合单体，后与交联剂在含有稳定剂的水相中，发生共聚，将多羟基基团保留与交联微球表面，减少聚丙烯酸酯类微球表面的疏水性，提高其生物相容性；且能够保持聚丙烯酸酯类微球的原有结构，可以承受较高的流速，同时微球表面的多羟基结构，便与进一步衍生化，可偶联特定配基，扩大其在生物大分子分离纯化领域。
5.本发明提供一种亲水性聚丙烯酸酯类交联微球的制备方法。
6.为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
7.一种亲水性聚丙烯酸酯类交联微球的制备方法，包括以下步骤：
8.(1)共聚单体的胺化：称取适量的单体m1于圆底反应瓶中，加入适量的溶剂s1，a1，搅拌均匀后，升温至40-100℃，反应0.5-8h；反应结束后，得到胺化单体，备用；
9.(2)亲水性共聚单体的制备：将(1)中的胺化单体转移至反应瓶中，加入溶剂s2，搅拌均匀后，加入适量的葡萄糖酸内酯，升温至40-100℃，反应0.5-8h；反应结束后，得到亲水
性共聚单体m2；
10.(3)稳定相的制备：将适量的稳定剂p1加入到去离子水，升温至50～80℃，待稳定剂完全溶解后，即得到含稳定剂p1的水相溶液；
11.(4)聚合：称取适量的可聚合单体m2，m3，致孔剂p2，引发剂i1于烧杯中，混合均匀，备用；称取适量的s3，阻聚剂z1于于烧杯中，加入去离子水，溶解完全；加入乳化剂s4，分散均匀，转移至反应瓶中；将(3)中得到的稳定相转移至反应瓶中；搅拌均匀；将含有m2、m3、p3、i1的油性溶液转移至反应瓶中，50-1000rpm搅拌转速下，升温至65-90℃，保温反应8-18h；反应结束后，降至室温，抽滤掉反应液，依次用甲醇或乙醇或丙酮、去离子水清洗，即可得到表面含有大量羟基的亲水性聚丙烯酸酯类交联微球。
12.进一步的改进是：所述的单体a1与m1与s1的质量配比为(0.5-5)∶10∶(2-10)。
13.进一步的改进是：所述的胺化单体与葡萄糖酸内脂的与溶剂s2的质量配比为1∶(0.5-30)∶(2-80)。
14.进一步的改进是：所述的稳定剂p1与水的质量配比为0.5-5∶100。所述i1与m2与m3与p2的质量配比为(0.5-2)∶(2-80)∶100∶(2-200)。所述s3与水的质量配比为5-20∶100。所述步骤(4)中油相与水的质量配比为5-30∶100。
15.进一步的改进是：所述可聚合单体m1为甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯中的任意一种或两种混合物。
16.进一步的改进是：所述a1为乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、辛二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的任意一种或两种混合物。
17.进一步的改进是：所述溶剂s1为甲醇、乙醇、二氧六环、二甲基亚砜中的任意一种或两种混合物。
18.进一步的改进是：所述溶剂s2为二氧六环、二甲基亚砜中的任意一种或两种混合物。
19.进一步的改进是：所述稳定剂p1是聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、β-环糊精、β-甲基环糊精、羟基磷灰石中的任意一种或两种以上的混合物。
20.进一步的改进是：所述交联剂m3为二乙烯基苯、二丙烯苯、双甲基丙烯酸乙二醇酯、三乙烯酸甘油酯、三羟甲基丙基三甲基丙烯酸、季戊四醇三丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯、三缩四乙二醇二甲基丙烯酸酯、1，3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯六亚甲基双甲基丙烯酰胺、二乙烯基苯基甲烷、三甲基丙烯酸甘油酯、亚甲基丙烯酰胺中的任意一种或两种以上的混合物。
21.进一步的改进是：所述的致孔剂p2为甲苯、异丁醇、环己醇、正己烷、正庚烷、十二醇、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯中的任意一种或两种以上的混合物。
22.进一步的改进是：所述的盐s3为氯化钠、硫酸钠、硝酸钠、磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠中的任意一种或两种以上的混合物。
23.进一步的改进是：所述的阻聚剂z1为亚硝酸钠、对苯二酚、对硝基苯酚钠、中的任意一种或两种以上的混合物。
24.进一步的改进是：所述乳化剂s4为离子型乳化剂、非离子型乳化剂中的任意一种或二者以任意比混合而成。所述离子型乳化剂为烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、烷基丁二酸酯
磺酸盐或烷基联苯基醚磺酸盐。所述非离子型乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚、苄基酚聚氧乙烯醚、苯乙基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪胺聚氧乙烯醚。
25.进一步的改进是：所述引发剂i1为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁基脒中的任意一种或两种以上的混合物。
26.本发明的特点：
27.通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：
28.本发明制备一种亲水性聚丙烯酸酯类交联微球，首先通过将可聚合物单体胺化，后键合葡萄糖酸内酯，将多羟基引入可聚合的丙烯酸酯类化合物中，后续通过与交联剂在含有稳定剂的水相中共聚成球型。此方法可聚合单体结构明确，含羟基部分亲水性较强，与油性交联剂相排斥，通过与交联剂共聚后，亲水性多羟基端被“挤压”至微球表面，因此可得到含有多羟基的、亲水性的聚丙烯酸酯类交联微球。此法还具有如下优点：合成方法简单，结构明确，容易控制、便于放大生产等优点，在生物大分子及体外诊断方面具有潜在的应用价值。
具体实施方式
29.以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
30.若未特别指明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明。
31.实施例一
32.一种亲水性聚丙烯酸酯类交联微球的制备方法，包括以下步骤：
33.(1)共聚单体的胺化：
34.称取10g的单体甲基丙烯酸缩水甘油酯于圆底反应瓶中，加入5g的甲醇，2g的乙二胺，搅拌均匀后，升温至50℃，反应8h；反应结束后，得到胺化单体，备用；
35.(2)亲水性共聚单体的制备：
36.将(1)中的胺化单体转移至反应瓶中，加入溶剂二甲基亚砜，搅拌均匀后，加入5g的葡萄糖酸内酯，升温至40℃，反应10h；反应结束后，得到亲水性共聚单体；
37.(3)稳定相的制备：
38.称取20g的去离子水于反应瓶中，继续加入1g的聚乙烯醇，升温至80℃，搅拌至聚乙烯醇完全溶解，备用。
39.(4)聚合
40.将(2)中得到的亲水性共聚单体转移至烧杯中，称取10g的二乙烯基苯，20g的甲苯，0.5g的偶氮二异丁腈于烧杯中，搅拌至偶氮二异丁腈完全溶解；称取4g的氯化钠、0.05g亚硝酸钠于烧杯中，加入200g的去离子水，加入0.4g的sds，搅拌至氯化钠完全溶解，转移至反应瓶中；将上述的稳定相转移至反应瓶中；搅拌均匀；继续将上述的油性单体转移至反应瓶中，在搅拌220rpm下，体系升温至80℃，保温反应8h；反应结束后，降至室温，滤布过滤，分别用10倍量的乙醇，去离子水清洗，即得平均粒径为40.3μm的亲水性聚丙烯酸酯交联微球。
41.实施例二
42.一种亲水性聚丙烯酸酯类交联微球的制备方法，包括以下步骤：
43.(1)共聚单体的胺化：
44.称取10g的单体甲基丙烯酸缩水甘油酯于圆底反应瓶中，加入5g的二氧六环，2g的己二胺，搅拌均匀后，升温至60℃，反应4h；反应结束后，得到胺化单体，备用；
45.(2)亲水性共聚单体的制备：
46.将(1)中的胺化单体转移至反应瓶中，加入溶剂二甲基亚砜，搅拌均匀后，加入6.1g的葡萄糖酸内酯，升温至50℃，反应6h；反应结束后，得到亲水性共聚单体；
47.(3)稳定相的制备：
48.称取25g的去离子水于反应瓶中，继续加入1.5g的聚乙烯吡咯烷酮，升温至80℃，搅拌至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解，备用。
49.(4)聚合
50.将(2)中得到的亲水性共聚单体转移至烧杯中，称取10g的双甲基丙烯酸乙二醇酯，20g的环己醇，0.1g的过氧化苯甲酰于烧杯中，搅拌至过氧化苯甲酰完全溶解；称取2g的硫酸钠、0.04g对苯二酚钠于烧杯中，加入200g的去离子水，加入0.4g的sdbs，搅拌至硫酸钠完全溶解，转移至反应瓶中；将上述的稳定相转移至反应瓶中；搅拌均匀；继续将上述的油性单体转移至反应瓶中，在搅拌180rpm下，体系升温至75℃，保温反应14h；反应结束后，降至室温，滤布过滤，分别用10倍量的乙醇，去离子水清洗，即得平均粒径为54.1μm的亲水性聚丙烯酸酯交联微球。
51.实施例三
52.一种亲水性聚丙烯酸酯类交联微球的制备方法，包括以下步骤：
53.(1)共聚单体的胺化：
54.称取10g的单体丙烯酸缩水甘油酯于圆底反应瓶中，加入5g的二甲基亚砜，3g的丁二胺，搅拌均匀后，升温至60℃，反应7h；反应结束后，得到胺化单体，备用；
55.(2)亲水性共聚单体的制备：
56.将(1)中的胺化单体转移至反应瓶中，加入溶剂二甲基亚砜，搅拌均匀后，加入4.1g的葡萄糖酸内酯，升温至50℃，反应6h；反应结束后，得到亲水性共聚单体；
57.(3)稳定相的制备：
58.称取25g的去离子水于反应瓶中，继续加入1.5g的β-环糊精，升温至80℃，搅拌至β-环糊精完全溶解，备用。
59.(4)聚合
60.将(2)中得到的亲水性共聚单体转移至烧杯中，称取4g的1，3-丁二醇二甲基丙烯酸酯，7.21g的十二醇，0.1g的偶氮二异丁基腈于烧杯中，搅拌至偶氮二异丁基腈完全溶解；称取0.7g的氯化钠、0.03g亚硝酸钠于烧杯中，加入200g的去离子水，加入0.4g的曲拉通x-104，搅拌至氯化钠完全溶解，转移至反应瓶中；将上述的稳定相转移至反应瓶中；搅拌均匀；继续将上述的油性单体转移至反应瓶中，在搅拌180rpm下，体系升温至65℃，保温反应18h；反应结束后，降至室温，滤布过滤，分别用10倍量的乙醇，去离子水清洗，即得平均粒径为28.7μm的亲水性聚丙烯酸酯交联微球。
61.实施例四
62.一种亲水性聚丙烯酸酯类交联微球的制备方法，包括以下步骤：
63.(1)共聚单体的胺化：
64.称取10g的单体甲基丙烯酸缩水甘油酯于圆底反应瓶中，加入2g的乙醇，3g的乙二胺，搅拌均匀后，升温至50℃，反应8h；反应结束后，得到胺化单体，备用；
65.(2)亲水性共聚单体的制备：
66.将(1)中的胺化单体转移至反应瓶中，加入溶剂二甲基亚砜，搅拌均匀后，加入4.4g的葡萄糖酸内酯，升温至50℃，反应6h；反应结束后，得到亲水性共聚单体；
67.(3)稳定相的制备：
68.称取25g的去离子水于反应瓶中，继续加入1.5g的聚乙烯醇，升温至80℃，搅拌至聚乙烯醇完全溶解，备用。
69.(4)聚合
70.将(2)中得到的亲水性共聚单体转移至烧杯中，称取4.8g的二乙二醇二甲基丙烯酸酯，14.8g的邻苯二甲基二丁酯，0.08g的偶氮二异丁基脒于烧杯中，搅拌至偶氮二异丁基脒完全溶解；称取1.07g的氯化钠及0.34g的磷酸二氢钠于烧杯、0.06g对硝基苯酚钠中，加入200g的去离子水，加入0.4g的sds，搅拌至氯化钠及磷酸二氢钠完全溶解，转移至反应瓶中；将上述的稳定相转移至反应瓶中；搅拌均匀；继续将上述的油性单体转移至反应瓶中，在搅拌180rpm下，体系升温至65℃，保温反应18h；反应结束后，降至室温，滤布过滤，分别用10倍量的乙醇，去离子水清洗，即得平均粒径为64.2μm的亲水性聚丙烯酸酯交联微球。
71.实施例五
72.一种亲水性聚丙烯酸酯类交联微球的制备方法，包括以下步骤：
73.(1)共聚单体的胺化：
74.称取10g的单体丙烯酸缩水甘油酯于圆底反应瓶中，加入2g的二甲基亚砜，3g的丁二胺，搅拌均匀后，升温至50℃，反应8h；反应结束后，得到胺化单体，备用；
75.(2)亲水性共聚单体的制备：
76.将(1)中的胺化单体转移至反应瓶中，加入溶剂二甲基亚砜，搅拌均匀后，加入6.2g的葡萄糖酸内酯，升温至50℃，反应8h；反应结束后，得到亲水性共聚单体；
77.(3)稳定相的制备：
78.称取25g的去离子水于反应瓶中，继续加入1.8g的聚乙烯基吡咯烷酮，升温至80℃，搅拌至聚乙烯基吡咯烷酮完全溶解，备用。
79.(4)聚合
80.将(2)中得到的亲水性共聚单体转移至烧杯中，称取4.2g的二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯，7.4g的甲苯，0.12g的偶氮二异丁基腈于烧杯中，搅拌至偶氮二异丁基腈完全溶解；称取1.47g的氯化钠，0.06g对硝基苯酚钠于烧杯中，加入200g的去离子水，加入0.4g的曲拉通x-104，搅拌至氯化钠完全溶解，转移至反应瓶中；将上述的稳定相转移至反应瓶中；搅拌均匀；继续将上述的油性单体转移至反应瓶中，在搅拌160rpm下，体系升温至65℃，保温反应18h；反应结束后，降至室温，滤布过滤，分别用10倍量的乙醇，去离子水清洗，即得平均粒径为58.6μm的亲水性聚丙烯酸酯交联微球。
81.实施例六
82.一种亲水性聚丙烯酸酯类交联微球的制备方法，包括以下步骤：
83.(1)共聚单体的胺化：
84.称取10g的单体丙烯酸缩水甘油酯于圆底反应瓶中，加入2g的二甲基亚砜，3g的丁二胺，搅拌均匀后，升温至50℃，反应8h；反应结束后，得到胺化单体，备用；
85.(2)亲水性共聚单体的制备：
86.将(1)中的胺化单体转移至反应瓶中，加入溶剂二甲基亚砜，搅拌均匀后，加入6.2g的葡萄糖酸内酯，升温至50℃，反应8h；反应结束后，得到亲水性共聚单体；
87.(3)稳定相的制备：
88.称取25g的去离子水于反应瓶中，继续加入1.5g的聚乙烯基吡咯烷酮及0.3g的羟基磷灰石，升温至80℃，搅拌至聚乙烯基吡咯烷酮完全溶解，羟基磷灰石分散均匀，备用。
89.(4)聚合
90.将(2)中得到的亲水性共聚单体转移至烧杯中，称取5.8g季戊四醇三丙烯酸酯，14.4g的异丁醇，0.1g的偶氮二异丁基腈于烧杯中，搅拌至偶氮二异丁基腈完全溶解；称取1.54g的氯化钠，0.04g亚硝酸钠于烧杯中，加入200g的去离子水，加入0.29g的曲拉通x-104，搅拌至氯化钠完全溶解，转移至反应瓶中；将上述的稳定相转移至反应瓶中；搅拌均匀；继续将上述的油性单体转移至反应瓶中，在搅拌120rpm下，体系升温至75℃，保温反应18h；反应结束后，降至室温，滤布过滤，分别用10倍量的乙醇，去离子水清洗，即得平均粒径为64.1μm的亲水性聚丙烯酸酯交联微球。
91.实施例七
92.一种亲水性聚丙烯酸酯类交联微球的制备方法，包括以下步骤：
93.(1)共聚单体的胺化：
94.称取10g的单体甲基丙烯酸缩水甘油酯于圆底反应瓶中，加入2g的二甲基亚砜，4g的丁二胺，搅拌均匀后，升温至50℃，反应7h；反应结束后，得到胺化单体，备用；
95.(2)亲水性共聚单体的制备：
96.将(1)中的胺化单体转移至反应瓶中，加入溶剂二甲基亚砜，搅拌均匀后，加入4.2g的葡萄糖酸内酯，升温至50℃，反应8h；反应结束后，得到亲水性共聚单体；
97.(3)稳定相的制备：
98.称取25g的去离子水于反应瓶中，继续加入2.1g的聚乙烯基吡咯烷酮及0.3g的羟基磷灰石，升温至80℃，搅拌至聚乙烯基吡咯烷酮完全溶解，羟基磷灰石分散均匀，备用。
99.(4)聚合
100.将(2)中得到的亲水性共聚单体转移至烧杯中，称取8.6g季戊四醇三丙烯酸酯，9.4g的邻苯二甲基二丁酯，0.1g的偶氮二异丁基脒于烧杯中，搅拌至偶氮二异丁基脒完全溶解；称取2.71g的氯化钠，0.04g亚硝酸钠于烧杯中，加入200g的去离子水，加入0.274g的曲拉通x-104，搅拌至氯化钠完全溶解，转移至反应瓶中；将上述的稳定相转移至反应瓶中；搅拌均匀；继续将上述的油性单体转移至反应瓶中，在搅拌120rpm下，体系升温至75℃，保温反应18h；反应结束后，降至室温，滤布过滤，分别用10倍量的乙醇，去离子水清洗，即得平均粒径为84.6μm的亲水性聚丙烯酸酯交联微球。
101.实施例八
102.一种亲水性聚丙烯酸酯类交联微球的制备方法，包括以下步骤：
103.(1)共聚单体的胺化：
104.称取6g的单体甲基丙烯酸缩水甘油酯于圆底反应瓶中，加入2g的二甲基亚砜，3g
的丁二胺，搅拌均匀后，升温至50℃，反应7h；反应结束后，得到胺化单体，备用；
105.(2)亲水性共聚单体的制备：
106.将(1)中的胺化单体转移至反应瓶中，加入溶剂二甲基亚砜，搅拌均匀后，加入4.4g的葡萄糖酸内酯，升温至50℃，反应8h；反应结束后，得到亲水性共聚单体；
107.(3)稳定相的制备：
108.称取25g的去离子水于反应瓶中，继续加入2.1g的聚乙烯醇及0.5g的羟基磷灰石，升温至80℃，搅拌至聚乙烯醇完全溶解，羟基磷灰石分散均匀，备用。
109.(4)聚合
110.将(2)中得到的亲水性共聚单体转移至烧杯中，称取8.6g二乙二醇二甲基丙烯酸酯，14.4g的正庚烷，0.06g的过氧化苯甲酰于烧杯中，搅拌至过氧化苯甲酰完全溶解；称取1.2g的氯化钠，0.04g亚硝酸钠于烧杯中，加入200g的去离子水，加入0.39g的sdbs，搅拌至氯化钠完全溶解，转移至反应瓶中；将上述的稳定相转移至反应瓶中；搅拌均匀；继续将上述的油性单体转移至反应瓶中，在搅拌320rpm下，体系升温至75℃，保温反应18h；反应结束后，降至室温，滤布过滤，分别用10倍量的乙醇，去离子水清洗，即得平均粒径为36.6μm的亲水性聚丙烯酸酯交联微球。
111.实施例九
112.一种亲水性聚丙烯酸酯类交联微球的制备方法，包括以下步骤：
113.(1)共聚单体的胺化：
114.称取10.2g的单体甲基丙烯酸缩水甘油酯于圆底反应瓶中，加入2g的二甲基亚砜，3g的已二胺，搅拌均匀后，升温至50℃，反应7h；反应结束后，得到胺化单体，备用；
115.(2)亲水性共聚单体的制备：
116.将(1)中的胺化单体转移至反应瓶中，加入溶剂二甲基亚砜，搅拌均匀后，加入4.4g的葡萄糖酸内酯，升温至50℃，反应8h；反应结束后，得到亲水性共聚单体；
117.(3)稳定相的制备：
118.称取25g的去离子水于反应瓶中，继续加入2.1g的聚乙烯醇，升温至80℃，搅拌至聚乙烯醇完全溶解，备用。
119.(4)聚合
120.将(2)中得到的亲水性共聚单体转移至烧杯中，称取4.6g二乙二醇二甲基丙烯酸酯，14.8g的邻苯二甲酸二丁酯，0.07g的过氧化苯甲酰于烧杯中，搅拌至过氧化苯甲酰完全溶解；称取1.4g的氯化钠，0.04g亚硝酸钠于烧杯中，加入200g的去离子水，加入0.7g的曲拉通x-104，搅拌至氯化钠完全溶解，转移至反应瓶中；将上述的稳定相转移至反应瓶中；搅拌均匀；继续将上述的油性单体转移至反应瓶中，在搅拌560rpm下，体系升温至75℃，保温反应18h；反应结束后，降至室温，滤布过滤，分别用10倍量的乙醇，去离子水清洗，即得平均粒径为11.2μm的亲水性聚丙烯酸酯交联微球。