壳核结构聚丙烯酰胺磁性功能微球的合成与表征

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1、实验74壳鳖瞬黠磁性功能微一、实验目的1.常握壳核结构磁性功能微球的制备及表征方法。2•学习并掌握磁性微球表而功能化的方法。二、实验原理磁性高分子微球(简称磁微球)，乂称为磁珠(magneticbead)或金属球(metalbead),是指通过适当方法使高分子微球与具冇一定磁性的磁性物种形成表而具有特殊功能I才I的微球，这种磁微球具有两个显著特点：一是它的超顺磁性，即在磁场存在时显示岀磁性，当磁场撤走时磁性乂迅速消失;其二是具有高分子粒子的特性，可以对其表而进行化学修饰从而赋予其表而多种具冇生物活性的功能团(如一0H,—COOH,—NH2等)。正因为具有这两方面的特性从而使得磁性微球在许多领域

2、显示出广阔研究前景，以磁性微球作为载体的各种生物检测技术已经渗透到免疫学、微生物学、生物学、分子遗传学、医学、电化学以及酿酒发酵工业等各个领域，显示出广阔的应用前景。从目前研究的情况来看，磁性微球的结构主要有以下三类，如图74」所示:A是核、壳式结构，即核为聚合物，壳为无机物；B是壳、壳、核3层结构，即内核为聚合物，第二层为无机物，第三层为聚合物；C是核为无机物，壳为聚合物。当然，作为核或壳的聚合物也可以是复合结构，而作为壳的聚合物也可以是多层结构。磁性微球的表而功能化是指通过化淫修饰赋予其表而一定的功能团，可通过单体共聚反应和表面处理得到。而对于共聚反应困难或无功能的单体，可通过表面功能团的

3、转化得到所希槊的功能团。磁性微球的制备方法主要有三种。(1)机械分散或喷珠法早期制备磁性微球，是将磁性材料粉末与冇机单体混合进行本体混合，再研磨分筛，或与天然高聚物如微晶纤维素。淀粉、口蛋白混合后研磨或喷珠分散而成，这种磁性微球虽然可用，但性能较差且不稳定,己逐渐被淘汰。(2)有机单体聚合涂布于磁流体表面法制备这种磁性微球的一般思路是在磁流休屮加入有机聚合物的单体，引发加聚或缩聚反应，从而在磁流休表面形成一层冇机聚合物。然而很多冇机单体疏水性很强，难于与磁流体亲水表而紧密结合，这样直接聚合制备的磁性微球均一性与稳定性很并。有效的解决方法是将磁流休表面用两性物质处理，使其表面富于一定的疏水性，易

4、于与有机单体亲近。用这种方法成功地制备了很多磁性微球。有文献报导一Ferrofluidics公司生产的磁流体为磁性材料，以AmericanCyanmidCo.生产的Aeroso1604为两亲介质制备聚戊二醛微球并用于免疫分析。沈荣森等以Fe3O4,为磁性材料，以十二烷基硫酸钠SDC为两性介质，用Co60的丫射线辐照聚合制备聚内烯醛微球并成功地用于甲状腺索的放射免疫分析。述可用油酸对y-Fe2O3或FesCU作表面改性，以过氧化苯甲酰为引发剂，悬液聚合制备卬基丙烯酸，苯乙烯，二乙烯苯的共聚磁性微球。(1)渗磁法Ugelstad等先用现代高分子科学的方法合成十分均一的多孔冇机聚合物微球，其单体中含

5、冇一C1、一CHO、一NO2、一OH等官能团，聚合后均匀分布于球的表面和孔洞中。将微球FeCb和FeCl3的混合溶液中并抽成真空，则Fe?+和Fe卄在微球孔内部形成FesCU.由于微球的均一性和溶液的均一性，这样的磁球无论粒度述是磁性均具冇高度的均一性。在上述儿种制备方法中，机械分散法已较少使用，生产工艺较成熟的是渗磁法，Dynal公司成功并已商品化产品有M-450和M-280,但该制备方法性能虽好,但操作极为繁琐，需要专门的设备和技术；且磁性强弱不易控制。聚合法相对来说，技术设备要求较为简单，制得的磁性微球粒径与顺磁性可通过磁流体来控制,包被的有机聚合物可选择的范围广，应用较为广泛。三、实验

6、设备及材料1•实验设备：电动搅拌机，恒温水浴锅，电子分析天平，TEM电子透射显微镜，电子扫描显微镜，电子能谱，傅立叶红外变换光谱仪，X射线衍射仪，振动样品磁强计。1.实验材料：氯化亚铁，三氯化铁，氨水，聚乙二醇，过硫酸钾，丙烯酸，乙帆十二烷基磺酸钠，丙烯酰胺，N,亚甲基双丙烯酰胺，烯丙胺。四、实验内容与步骤(一)多功能磁性微球的制备1.高磁响应性和高悬浮稳定性磁性流体的制备称取3.9762g(0.02mol)FeCl2*4H2O和2.7030g(O.Olmol)FeCl3*6H2O置于500mL三颈瓶中；用100mL蒸憾水溶解；在油浴中加热至65°C并控制温度不变;在快速搅拌下，用分液漏斗向三

7、颈瓶屮滴加氨水至Ph>10；在65°C继续搅拌30min后，将反应物到入烧杯中，用磁块吸引使浊液沉淀，倾出上层清夜；加入蒸憾水,在磁块作用下反复洗沉淀至中性；移去磁块，将所得沉淀置于lOOOmL烧杯中，加蒸锚水至800mL刻度处，得到悬液状态的磁性流体。按洗涤损失计，标记所得磁性流体为O.OlmolFe3O4/Lo2.聚丙烯酰胺磁性微球的制备（1）胺基聚内烯酰胺磁性微球的制备量取20mL磁流体（0