一種基于聚乙烯醇大分子單體制備功能性微球的方法
【專利摘要】一種基于聚乙烯醇(PVA)大分子單體制備功能性微球的方法，屬于功能高分子微球制備【技術領域】。本發(fā)明首先利用氨基縮醛與丙烯類酰氯合成中間體N-(2，2-二甲氧基乙基)丙烯酰胺，依靠中間體和PVA經(jīng)過縮醛交換反應制備出PVA大分子單體，然后用PVA大分子單體、功能性單體、引發(fā)劑為原料，通過反相懸浮聚合制備高分子微球，該微球粒徑在10-400μm。本發(fā)明制備的過程中的反應條件溫和，方法簡單易行，且制得的微球不存在像用戊二醛進行交聯(lián)制備出的微球可能殘留毒性戊二醛的問題，可用于生物醫(yī)藥載體、控釋載體、污水處理等領域。
【專利說明】一種基于聚乙烯醇大分子單體制備功能性微球的方法
【技術領域】[0001]本發(fā)明公開了一種PVA大分子單體及功能性PVA微球的制備方法，屬于功能高分子微球制備【技術領域】。
【背景技術】[0002]PVA是由聚醋酸乙烯酯醇解而得到的，具有生物相容性、親水性及可生物降解性等優(yōu)異的性能，經(jīng)物理或化學交聯(lián)形成微球被廣泛用于藥物載體、生物傳感器及超吸水材料等不同領域。[0003]然而，PVA微球傳統(tǒng)的制備方法是利用其和戊二醛通過縮醛反應制得PVA微球，這種方法存在毒性戊二醛的殘留問題，很大程度上限制了 PVA微球的應用領域。然而PVA鏈上有大量的羥基，可以與縮醛、異氰酸鹽、脲脘等發(fā)生取代反應，使得在設計PVA分子鏈時具有高度的靈活性，功能化的PVA不但具有PVA的優(yōu)異性能還可表現(xiàn)出功能基團的特性，依靠PVA大分子單體與功能性單體共聚制備出具有特殊功能的微球可以避免毒性戊二醛的使用。因此，本發(fā)明先制備PVA大分子單體，利用其與功能性單體經(jīng)反相懸浮聚合制備粒徑可控且分散性良好的高分子微球，有著很好的應用前景。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是公開了一種PVA大分子單體及PVA功能性微球的制備方法。[0005]本發(fā)明的技術方案:一種基于PVA大分子單體制備功能性微球的方法,首先利用氨基乙醛縮二甲醇與丙烯酰氯合成中間體N-(2，2_ 二甲氧基乙基)丙烯酰胺，然后利用中間體和PVA經(jīng)過縮醛交換反應制備出PVA大分子單體，再以PVA大分子單體、功能性單體、引發(fā)劑為原料，通過反相懸浮聚合制備高分子微球；[0006](1)PVA大分子單體的合成:以質(zhì)量計取氨基縮醛縮二甲醇1份，三乙胺1份置于IOOmL三口燒瓶中，用二氯甲烷稀釋，在(TC緩慢滴加0.95份丙烯酰氯，然后反應3h，產(chǎn)物經(jīng)飽和食鹽水洗滌，分液，并將有機相旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得N-(2，2-二甲氧基乙基)丙烯酰胺；然后以質(zhì)量計取PVA17881份，溶于90°C的熱水，配成質(zhì)量分數(shù)為10%的溶液，冷卻至室溫后倒入250mL三口燒瓶中，加入0.01-0.2份N-(2，2- 二甲氧基乙基)丙烯酰胺，攪拌均勻，用分液漏斗滴加0.1份濃鹽酸，室溫反應24h，產(chǎn)物經(jīng)透析、冷凍干燥得到PVA大分子單體；[0007](2)功能性微球的制備:取步驟(1)合成的PVA大分子單體1份，功能性單體用量為0.05-0.4份，以過硫酸鉀為引發(fā)劑，引發(fā)劑用量為0.005-0.015份，以N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，交聯(lián)劑用量為0.01份，用10份蒸餾水進行溶解，攪拌至均相；然后將100份乙酸丁酯加入反應器中，通N2氣15min，升溫至65°C，用滴液漏斗將單體的水溶液逐滴加入反應器中；升溫至68°C，恒溫5min，然后將溫度降至55°C，反應3h，所得產(chǎn)物經(jīng)過濾、洗滌得到功能性微球；[0008]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的PVA功能性微球用于生物醫(yī)藥載體、控釋載體、污水處理等，且所制備的微球不存在像用戊二醛進行交聯(lián)制備出的微球可能殘留毒性戊二醛的問題。
[0009]制備過程在較低溫度下即可進行，反應條件溫和，方法簡單易行。所得的PVA功能微球無需復雜的后處理，經(jīng)洗滌，干燥即可，微球的顆粒分布均勻，粒徑大小在10-400 u m之間，分散穩(wěn)定。
【專利附圖】
【附圖說明】 [0010]圖為光學顯微鏡表征得到PVA功能性微球的照片:(a)PVA大分子單體與AMPS質(zhì)量比為10:1的共聚微球(b)PVA大分子單體與AMPS質(zhì)量比為10:2的共聚微球(c)PVA大分子單體與AMPS質(zhì)量比為10:3的共聚微球(d)PVA大分子單體與AMPS質(zhì)量比為10:4的共聚微球
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明，而不是對本發(fā)明的限制。
[0012]實施例1 (a)
[0013](I) PVA大分子單體的合成:以質(zhì)量計取氨基縮醛縮二甲醇1.05g，三乙胺1.0lg置于IOOmL三口燒瓶中，用二氯甲烷稀釋，在0°C緩慢滴加0.905g丙烯酰氯，然后反應3h，產(chǎn)物經(jīng)飽和食鹽水洗滌，分液，并將有機相旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得N-(2，2-二甲氧基乙基)丙烯酰胺；然后以質(zhì)量計取PVA178810g，溶于90°C的熱水，配成質(zhì)量分數(shù)為10 %的溶液，冷卻至室溫后倒入250mL三口燒瓶中，加入0.5gN- (2，2- 二甲氧基乙基)丙烯酰胺，攪拌均勻，用分液漏斗滴加3mL濃鹽酸，室溫反應24h，產(chǎn)物經(jīng)透析、冷凍干燥得到PVA大分子單體；
[0014](2)功能性微球的制備:取5g步驟(1)合成的PVA大分子單體，0.5gAMPS，以過硫酸鉀為引發(fā)劑，引發(fā)劑用量為5mg，以N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，交聯(lián)劑用量為IOmg,用IOmL蒸懼水進行溶解,攪拌至均相；然后將IOOmL乙酸丁酯加入反應器中，通N2氣15min，升溫至65°C，用滴液漏斗將單體的水溶液逐滴加入反應器中；升溫至68°C，恒溫5min，然后將溫度降至55°C，反應3h，所得產(chǎn)物經(jīng)過濾、洗滌得到功能性微球；
[0015]實施例2(b)
[0016](I) PVA大分子單體的合成:以質(zhì)量計取氨基縮醛縮二甲醇1.05g，三乙胺1.0lg置于IOOmL三口燒瓶中，用二氯甲烷稀釋，在0°C緩慢滴加0.905g丙烯酰氯，然后反應3h，產(chǎn)物經(jīng)飽和食鹽水洗滌，分液，并將有機相旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得N-(2，2-二甲氧基乙基)丙烯酰胺；然后以質(zhì)量計取PVA178810g，溶于90°C的熱水，配成質(zhì)量分數(shù)為10 %的溶液，冷卻至室溫后倒入250mL三口燒瓶中，加入0.5gN- (2，2- 二甲氧基乙基)丙烯酰胺，攪拌均勻，用分液漏斗滴加3mL濃鹽酸，室溫反應24h，產(chǎn)物經(jīng)透析、冷凍干燥得到PVA大分子單體；
[0017](2)功能性微球的制備:取5g步驟⑴合成的PVA大分子單體，1.0gAMPS,以過硫酸鉀為引發(fā)劑，引發(fā)劑用量為5mg，以N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，交聯(lián)劑用量為IOmg,用IOmL蒸懼水進行溶解,攪拌至均相；然后將IOOmL乙酸丁酯加入反應器中，通N2氣15min，升溫至65°C，用滴液漏斗將單體的水溶液逐滴加入反應器中；升溫至68°C，恒溫5min，然后將溫度降至55°C，反應3h，所得產(chǎn)物經(jīng)過濾、洗滌得到功能性微球；
[0018]實施例3 (C)
[0019](I) PVA大分子單體的合成:以質(zhì)量計取氨基縮醛縮二甲醇1.05g，三乙胺1.0lg置于IOOmL三口燒瓶中，用二氯甲烷稀釋，在0°C緩慢滴加0.905g丙烯酰氯，然后反應3h，產(chǎn)物經(jīng)飽和食鹽水洗滌，分液，并將有機相旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得N-(2，2-二甲氧基乙基)丙烯酰胺；然后以質(zhì)量計取PVA178810g，溶于90°C的熱水，配成質(zhì)量分數(shù)為10%的溶液，冷卻至室溫后倒入250mL三口燒瓶中，加入0.5gN-(2，2- 二甲氧基乙基)丙烯酰胺，攪拌均勻，用分液漏斗滴加3mL濃鹽酸，室溫反應24h，產(chǎn)物經(jīng)透析、冷凍干燥得到PVA大分子單體；
[0020](2)功能性微球的制備:取5g步驟⑴合成的PVA大分子單體，1.5gAMPS，以過硫酸鉀為引發(fā)劑，引發(fā)劑用量為5mg，以N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，交聯(lián)劑用量為IOmg,用IOmL蒸懼水進行溶解,攪拌至均相；然后將IOOmL乙酸丁酯加入反應器中，通N2氣15min，升溫至65°C，用滴液漏斗將單體的水溶液逐滴加入反應器中；升溫至68°C，恒溫5min，然后將溫度降至55°C，反應3h，所得產(chǎn)物經(jīng)過濾、洗滌得到功能性微球；
[0021]實施例4(d)
[0022](I) PVA大分子單體的合成:以質(zhì)量計取氨基縮醛縮二甲醇1.05g，三乙胺1.0lg置于IOOmL三口燒瓶中，用二氯甲烷稀釋，在0°C緩慢滴加0.905g丙烯酰氯，然后反應3h，產(chǎn)物經(jīng)飽和食鹽水洗滌，分液，并將有機相旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得N-(2，2-二甲氧基乙基)丙烯酰胺；然后以質(zhì)量計取PVA178810g，溶于90°C的熱水，配成質(zhì)量分數(shù)為10 %的溶液，冷卻至室溫后倒入250mL三口燒瓶中，加入0.5gN- (2，2- 二甲氧基乙基)丙烯酰胺，攪拌均勻，用分液漏斗滴加3mL濃鹽酸，室溫反應24h，產(chǎn)物經(jīng)透析、冷凍干燥得到PVA大分子單體；
[0023](2)功能性微球的制備 :取5g步驟⑴合成的PVA大分子單體，2.0gAMPS,以過硫酸鉀為引發(fā)劑，引發(fā)劑用量為5mg，以N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，交聯(lián)劑用量為IOmg,用IOmL蒸懼水進行溶解,攪拌至均相；然后將IOOmL乙酸丁酯加入反應器中，通N2氣15min，升溫至65°C，用滴液漏斗將單體的水溶液逐滴加入反應器中；升溫至68°C，恒溫5min，然后將溫度降至55°C，反應3h，所得產(chǎn)物經(jīng)過濾、洗滌得到功能性微球。
【權利要求】
1.一種基于PVA大分子單體制備功能性微球的方法，其特征在于首先利用氨基縮醛與丙烯類酰氯合成中間體N-(2，2- 二甲氧基乙基)丙烯酰胺，依靠中間體和PVA經(jīng)過縮醛交換反應制備出PVA大分子單體，然后以PVA大分子單體、功能性單體、引發(fā)劑為原料，通過反相懸浮聚合制備高分子微球；步驟為: (1)PVA大分子單體的合成:以質(zhì)量計取氨基縮醛1份，三乙胺1份置于IOOmL三口燒瓶中，用二氯甲烷稀釋，在0°C緩慢滴加0.95份丙烯類酰氯，然后反應3h，產(chǎn)物經(jīng)飽和食鹽水洗滌，分液，并將有機相旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得中間體；然后以質(zhì)量計取PVAl份，溶于90°C的熱水，配成質(zhì)量分數(shù)為10%的溶液，冷卻至室溫后倒入250mL三口燒瓶中，加入0.01-0.2份中間體，攪拌均勻，用分液漏斗滴加0.1份濃鹽酸，室溫反應24h，產(chǎn)物經(jīng)透析、冷凍干燥得到PVA大分子單體； (2)功能性微球的制備:取步驟(1)合成的PVA大分子單體1份，功能性單體用量為0.05-0.4份，以過硫酸鉀為引發(fā)劑，引發(fā)劑用量為0.05-0.15份，以N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，交聯(lián)劑用量為0.1份，用10份蒸餾水進行溶解，攪拌至均相；然后將100份乙酸丁酯加入反應器中，通N2氣15min，升溫至65°C，用滴液漏斗將單體的水溶液逐滴加入反應器中；升溫至68 °C，恒溫5min，然后將溫度降至55 °C，反應3h，所得產(chǎn)物經(jīng)過濾、洗滌得到功能性微球。
2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征是氨基縮醛選用氨基乙醛縮二甲醇或甲氨基乙醛縮二甲醇，丙烯類酰氯選用丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯，PVA選用PVA1788或PVA1799。
3.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征是功能性單體選用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)或甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)之一種。
4.根據(jù)權利要求1-3所述的任一種制備方法，其特征是所制備的PVA功能微球的粒徑大小是通過調(diào)節(jié)引發(fā)劑、交聯(lián)劑用量、油水比及PVA大分子單體和功能性單體的配比來控制。
5.根據(jù)權利要求1-3所述的任一種制備方法所制備的PVA功能微球，其特征是用于生物醫(yī)藥載體、控釋載體、污水處理等領域。
【文檔編號】A61K47/32GK103613718SQ201310508527
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權日:2013年10月23日
【發(fā)明者】倪忠斌, 鄭廣通, 陳明清, 鐘汶貴, 何嘉健 申請人:江南大學