一种辐射制备非球聚苯乙烯微粒的方法

1.本发明涉及高分子材料合成领域，尤其涉及一种辐射制备非球聚苯乙烯微粒的方法。


背景技术：

2.类红细胞状微粒是一种人工合成的高分子非球微粒，其中最主要的为非球型聚苯乙烯微粒，均具有类似红细胞的结构特性。
3.现有技术对的类红细胞状微粒制备方法有如下几种，都具有相应的优点和弊端模板法：该方法是通过利用红细胞或其他生物细胞作为模板，在其表面聚合合适的高分子，形成类红细胞状微粒。这种方法具有制备简单、形态规整等优点，但受到模板的限制，制备出的微粒形状和尺寸较难控制。
4.自组装法：该方法是通过高分子的自组装行为形成类红细胞状微粒。例如，可以通过利用自组装性质形成的胶束来包覆某些物质，形成类红细胞状微粒。这种方法具有制备简单、形态规整等优点，但受到高分子的性质和自组装行为的影响，微球形状和尺寸较难控制。
5.电喷雾法：该方法是通过高压电场将高分子材料从电喷嘴喷出，并在空气中快速凝固，形成类红细胞状微粒。这种方法具有制备简单、微球形状和尺寸可控等优点，但微球质量和稳定性受到电喷嘴和制备条件等因素的影响。
6.微流控技术：该方法是通过微流控芯片中精密控制流体流动来形成类红细胞状微粒。这种方法具有制备精度高、微粒形状和尺寸可控等优点，但需要较高的技术和设备支持。


技术实现要素：

7.解决的技术问题：类红细胞状微粒，主要为非球聚苯乙烯在制备方法上存在各种弊端，故本发明的目的是提供一种相对低成本和技术要求，可实现规模化生产的制备非球聚苯乙烯的方法。
8.技术方案：本申请公开了一种辐射制备非球聚苯乙烯微粒的方法，包括以下步骤：步骤一，混合溶液制备：混合醇类物质和水，在得到的水醇混合液中加入苯乙烯，得到混合溶液；在混合溶液中苯乙烯占比1～10vol%，醇类物质占比1～20vol%，余量为水；步骤二，辐照处理：将混合溶液静置分层后，在惰性气体环境下，利用钴源或电子束对混合溶液进行辐照剂量范围为5kgy～100kgy的辐照处理；步骤三，干燥处理：对辐照处理后的混合溶液进行冷冻干燥或真空干燥得到最终非球聚苯乙烯微粒。
9.优选地，所述醇类物质为乙醇、丙醇、丁醇和异丙醇中的至少一种。
10.优选地，所述惰性气体为氮气。
11.优选地，所述钴源为钴-60放射源。
12.优选地，所述最终非球聚苯乙烯微粒的含水量低于0.1%。
13.原理解释：本申请利用辐射技术制备非球聚苯乙烯微粒的原理如下；整个反应体系呈现分层状态：上层为苯乙烯，下层为水和醇的混合溶液；在射线辐照下，下层的水会产生羟基自由基，会诱发苯乙烯发生聚合形成两端含有羟基的聚苯乙烯链段，链段由于含有羟基而变得亲水进入到水中，发生自组装反应，进而形成微球；在形成微球的过程中，一方面醇可以消除自由基，与聚合反应形成竞争，而降低羟基自由基产额，而羟基自由基量的减少，会增加链段的长度，形成的微球会变大；另一方面，醇会终止链段聚合，而形成一段含有醚基，一端含有羟基的链段，这种链段自组装的时候，会发生形状的变形，形成非球状，通过调整实验条件，便可以获得非球聚苯乙烯微粒，即类红细胞状微粒。
14.有益效果：本申请利用辐照方法制备非球聚苯乙烯微粒，在常规聚苯乙烯颗粒胜场材料中加入可吸收自由基的醇类物质，使聚苯乙烯形成非球形态，生产成本低，产量大。
附图说明
15.图1为本申请制备方法的流程图；图2为本申请实施例1制备的聚苯乙烯颗粒200nm标尺下的tem图；图3为本申请实施例1制备的聚苯乙烯颗粒800nm标尺下的tem图；图4为本申请实施例制备的聚苯乙烯颗粒的红外光谱图。
具体实施方式
16.下面结合附图对本申请的技术方案作进一步说明。
17.实施例1将1ml苯乙烯和1ml乙醇溶于9ml去离子水中，置于辐照瓶中，通入氮气。于钴-60源中辐照，辐照剂量为20kgy，得到质量浓度10%的聚苯乙烯纳米颗粒溶液，粒径范围500～600nm，形貌为带有凹陷的类球状，即类红细胞状。
18.合成出的微球tem图如图2和图3所示。
19.对聚苯乙烯纳米颗粒溶液进行真空干燥得到最终非球聚苯乙烯微粒。
20.实施例2将1ml苯乙烯和20ml丙醇溶于80ml 去离子水中，置于辐照瓶中，通入氮气。于钴-60源中辐照，辐照剂量为5kgy，得到质量浓度1%的聚苯乙烯纳米颗粒溶液,颗粒大小为2500～3000nm，形貌为带有凹陷的类球状，即类红细胞状。
21.对聚苯乙烯纳米颗粒溶液进行真空干燥得到最终非球聚苯乙烯微粒。
22.实施例3将1ml苯乙烯和3ml丁醇溶于17ml 去离子水中，置于辐照瓶中，通入氮气。于钴-60源中辐照，辐照剂量为100kgy，得到质量浓度5%的聚苯乙烯纳米颗粒溶液,颗粒大小为100～200nm，形貌为带有凹陷的类球状，即类红细胞状。
23.对聚苯乙烯纳米颗粒溶液进行真空干燥得到最终非球聚苯乙烯微粒。
24.实施例4将1ml苯乙烯和1ml异丁醇溶于99ml 去离子水中，置于辐照瓶中，通入氮气。于钴-60源中辐照，辐照剂量为30kgy，得到质量浓度1%的聚苯乙烯纳米颗粒溶液,颗粒大小为
1000～1200nm，形貌为带有凹陷的类球状，即类红细胞状。
25.对聚苯乙烯纳米颗粒溶液进行真空干燥得到最终非球聚苯乙烯微粒。
26.实施例5将1ml苯乙烯和1ml乙醇溶于99ml 去离子水中，置于辐照瓶中，通入氮气。于电子束中辐照，辐照剂量为30kgy，得到质量浓度1%的聚苯乙烯纳米颗粒溶液,颗粒大小为700～900nm，形貌为带有凹陷的类球状，即类红细胞状。
27.对聚苯乙烯纳米颗粒溶液进行冷冻干燥得到最终非球聚苯乙烯微粒。


技术特征：
1.一种辐射制备非球聚苯乙烯微粒的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，混合溶液制备：混合醇类物质和水，在得到的水醇混合液中加入苯乙烯，得到混合溶液；在混合溶液中苯乙烯占比1～10vol%，醇类物质占比1～20vol%，余量为水；步骤二，辐照处理：将混合溶液静置分层后，在惰性气体环境下，利用钴源或电子束对混合溶液进行辐照剂量范围为5kgy～100kgy的辐照处理；步骤三，干燥处理：对辐照处理后的混合溶液进行冷冻干燥或真空干燥得到最终非球聚苯乙烯微粒。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述醇类物质为乙醇、丙醇、丁醇和异丙醇中的至少一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钴源为钴-60放射源。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述最终非球聚苯乙烯微粒的含水量低于0.1%。

技术总结
本申请公开了一种辐射制备非球聚苯乙烯微粒的方法，包括以下步骤：混合溶液制备：混合醇类物质和水，在得到的水醇混合液中加入苯乙烯，得到混合溶液；在混合溶液中苯乙烯占比1～10Vol%，醇类物质占比1～20Vol%，余量为水；辐照处理：将混合溶液静置分层后，在惰性气体环境下，利用钴源或电子束对混合溶液进行辐照剂量范围为5KGy～100KGy的辐照处理；干燥处理：对辐照处理后的混合溶液进行冷冻干燥或真空干燥得到最终非球聚苯乙烯微粒。本申请利用辐照方法制备非球聚苯乙烯微粒，在常规聚苯乙烯颗粒胜场材料中加入可吸收自由基的醇类物质，使聚苯乙烯形成非球形态，生产成本低，产量大。产量大。产量大。


技术研发人员：陈俊垚 崔元昕 吴佳懋 张姝雅 刘汉洲
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/10/19