Fe3O4-P(St-PU)磁性微球的制備及表征.pdf

1、磁性微球具有普通聚合物微球的特性，可以通過化學(xué)方法在微球表面引入多種功能基團(tuán)（如氨基、羧基、磺酸基等），這些功能基團(tuán)能夠以化學(xué)鍵合、靜電作用等方式與重金屬離子、染料、酶、藥物等結(jié)合以達(dá)到負(fù)載的目的；同時(shí)，磁性微球還具有磁響應(yīng)性，在外部磁場作用下能夠迅速與周圍的介質(zhì)分離，簡化了分離操作步驟。作為一種功能高分子材料，磁性微球已被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)（靶向藥物、臨床診斷）、污水處理、磁性材料、細(xì)胞學(xué)（細(xì)胞標(biāo)記、細(xì)胞分離）等領(lǐng)域。本論文采用分散聚

2、合法制備出了一種含有Fe3O4及苯乙烯（St）與親水單體共聚物的磁性微球，并研究了不同的聚合條件對磁性微球制備的影響。
　　本論文由以下彼此關(guān)聯(lián)的三部分內(nèi)容構(gòu)成：
　　第一部分：用油酸改性了Fe3O4納米顆粒，利用EDS能譜、紅外光譜及可見光分光光度計(jì)等手段對改性Fe3O4進(jìn)行了表征，并研究了pH對改性Fe3O4中油酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)油酸改性后，F(xiàn)e3O4納米顆粒的表面由親水性變?yōu)槭杷?；在堿性和強(qiáng)酸性條件下

3、，油酸對Fe3O4納米顆粒的改性效果不佳，油酸改性Fe3O4納米顆粒的最適宜pH約為5.8。
　　第二部分：不使用催化劑，利用聚乙二醇（PEG）、甲苯-2,4-二異氰酸酯（TDI）及甲基丙烯酸β羥乙酯（HEMA）在常規(guī)條件下合成了一種嵌段式、具有親水性鏈段及雙鍵結(jié)構(gòu)的聚氨酯（PU）大分子單體，并用紅外光譜對合成的PU大分子單體進(jìn)行了表征。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在合成PU大分子單體的過程中需要控制好反應(yīng)條件（如試劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、

4、裝置的氣密性等）。由于裝置本身的氣密性不好，實(shí)驗(yàn)所用的試劑中含有水及其它雜質(zhì)，部分TDI會與水汽及其它雜質(zhì)反應(yīng)而消耗，故TDI的用量需過量。在本章實(shí)驗(yàn)中，取n(TDI)/n(PEG)為1.3。
　　第三部分：以Fe3O4納米顆粒為磁核，PEG為分散劑，PU大分子、St為聚合單體，乙醇/水為分散介質(zhì)，過硫酸鉀（KPS）為引發(fā)劑，采用分散聚合法制備出了Fe3O4/P(St-PU)磁性微球，利用EDS能譜、紅外光譜、掃描電鏡、透射電鏡、

5、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)等不同手段對磁性微球進(jìn)行了表征，并研究了Fe3O4用量、St用量、分散劑PEG用量、分散劑PEG的平均分子量、引發(fā)劑KPS用量、改性Fe3O4中油酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、分散介質(zhì)中乙醇的體積分?jǐn)?shù)、PU大分子單體用量、PU大分子單體的分子量等不同的聚合條件對磁性微球制備的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：聚合物成功包覆了Fe3O4納米顆粒；制備的微球近似呈超順磁性，磁性微球的磁響應(yīng)性好，在外部磁場作用下能夠快速與周圍的介質(zhì)分離；磁性微球的平均粒徑為

6、269 nm，微球的粒徑分布較寬，多數(shù)微球的粒徑為200～400 nm；不同的聚合條件對磁性微球的組分含量、磁響應(yīng)性、耐酸性、兩親性、平均粒徑及粒徑分布有著顯著的影響。通過實(shí)驗(yàn)得出了最佳的聚合條件為：Fe3O4的用量為2.3 g，分散介質(zhì)中乙醇的體積分?jǐn)?shù)為10％，分散劑PEG2000的用量為3 g，引發(fā)劑KPS的用量為聚合單體總質(zhì)量的1.5%。此外，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在n(PU)/n(St)固定的條件下，磁性微球的結(jié)構(gòu)與PU大分子單體的分子