專利名稱：二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)雙殼層復合微球及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬納米膠囊領域，尤其涉及二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)雙殼層復合微球及其制備方法。
背景技術：
目前，乳液聚合中普遍使用的小分子表面活性劑，存在著很多不足之處，例如，該類表面活性劑雖然具有一定的乳化效果，乳液聚合時，在需要表面活性劑的階段發(fā)揮作用，而在后期非必要階段時發(fā)揮不了作用，而且殘留的表面活性劑可能會引起環(huán)境問題，最終產品中含有的游離表面活性劑甚至可能對產品的性能產生一些負面影響，這限制了最終產品的應用范圍。水性聚氨酯作為一種新型的可聚合表面活性劑，越來越倍受青睞，它是利用異氰酸根與羥基之間的縮合反應，生成低分子量的聚氨酯預聚體，然后引入親水性基團，并以C=C對其進行封端，實現(xiàn)了其與單體之間的自由基聚合。因此，它將可聚合性與傳統(tǒng)小分子乳化劑表面活性完美地結合起來，使其不僅具有小分子表面活性劑親水親油的乳化效果，而且分子鏈中雙鍵的引入，使其在乳液中通過自由基聚合，將乳化劑通過化學鍵的作用，永久的鍵接到乳膠粒上。所以，水性聚氨酯作為可聚合表面活性劑，具有分子結構可設計性強、反應后無殘留、不影響甚至改良產品性能等優(yōu)點，在乳液聚合、微乳液聚合以及細乳液聚合中得到了很大的應用。具有核殼結構的納米膠囊已得到廣泛關注，在電化學、塑料、生物活性、光催化和醫(yī)學等領域具有很強的應用前景。更重要的是，它們具有封裝藥物的能力，適用于藥物遞送。但是，藥物提前釋放，一直是限制其應用的一大挑戰(zhàn)。為解決這一問題，有人嘗試利用交聯(lián)劑對殼層聚合物進行交聯(lián)，增加殼層的致密度，來減緩藥物的釋放速度，以期解決藥物提前釋放的難題。但是，效果不甚明顯，大多數(shù)交聯(lián)劑為自制的，制備過程繁瑣，工藝復雜，且制備出的膠囊包封藥物釋放效果不好。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)雙殼層復合微球及其制備方法。為了實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用如下技術方案
二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)雙殼層復合微球，其特征在于其是以二氧化硅微球為核、苯乙烯為外層殼、甲基丙烯酸甲酯為內層殼的雙殼層復合微球；其是由下述重量份的原料制成
甲基丙烯酸甲酯 12-16
Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 I. 2 正硅酸乙酯 5-7 十六燒0.6-1偶氮二異丁腈0.15-0.25 水性聚氨酯0.18-1.76 苯乙烯 6-12 水 75-85
濃度為28%的氨水1-3份
所述的水性聚氨酯是由下述重量份的原料制成
二異氰酸酯8. 88-10. 61
低聚物二元醇18-22
擴鏈劑I. 34-2. 39
甲基丙烯酸羥乙酯 2-4 三乙胺0.8-L2。所述的二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)雙殼層復合微球，其特征在于所述的二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯、1，6-己二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯中的一種或幾種的混合物。所述的二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)雙殼層復合微球，其特征在于所述的低聚物二元醇為聚丙二醇、聚四氫呋喃、聚氧化丙烯、聚乙二醇，聚ε -己內酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇-丙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚碳酸己二醇酯二醇中的一種或幾種的混合物。所述的二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)雙殼層復合微球，其特征在于所述的擴鏈劑為親水擴鏈劑，其為二羥甲基丙酸(DMPA)、二羥基半酯、1，4-丁二醇-2-磺酸鈉中的一種或幾種的混合物。所述的二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)雙殼層復合微球的制備方法，其特征在于包括以下步驟
(1)按重量份取二異氰酸酯與低聚物二元醇，在惰性氣體氛圍中，于60-100°C反應2-3小時，按重量份加入擴鏈劑，于60-100°C反應3-4小時，降溫至50-65°C，再按重量份加入甲基丙烯酸羥乙酯，反應3-4h，在得到的產物中按重量份加入三乙胺中和以后，在強烈攪拌下加入水進行乳化分散，得到水性聚氨酯；
(2)按重量份充分溶解混勻甲基丙烯酸甲酯、十六烷、偶氮二異丁腈、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和正硅酸乙酯作為油相，再按重量份取步驟(I)所得水性聚氨酯溶于水中作為水相，將油相緩慢加入水相中，預乳化O. 5-lh，冰水浴下利用高速剪切設備細乳化2-5min，并立即轉移至三口瓶中，攪拌狀態(tài)下通氮氣O. 5-lh以排除體系空氣，于70_80°C下水浴反應O. 5-lh后，再按重量份滴加氨水，繼續(xù)反應2-3h后，滴加適量的苯乙烯，繼續(xù)反應5-8h，離心、提純，即得。本發(fā)明的原理為本發(fā)明利用自制的水性聚氨酯作為表面活性劑，采用細乳液法制備一種具有雙殼層結構的納米膠囊。本發(fā)明的有益效果
(1)自制的水性聚氨酯分子量分布窄，分子量大小容易調節(jié)，親水性大小可以通過調整配方控制，且穩(wěn)定性較好；
(2)以雙鍵封端的水性聚氨酯作為表面活性劑，具有可聚合性，不僅能起到更好的乳化效果，而且具有活性的雙鍵，能參與單體之間的聚合，并起到一定程度上交聯(lián)的作用。并且，可以通過選擇合成原料，制備出具有生物降解性的水性聚氨酯作為表面活性劑；
(3)此法所用的表面活性劑水性聚氨酯合成原料來源廣，便宜易得，工藝簡單，易于工業(yè)化生產；
(4)采用雙原位細乳液法制備的粒子，具有粒子平均粒徑小，反應條件溫和，工藝簡單，易于控制，操作易行等特點；
(5)雙殼層結構復合微球的制備，為核殼 結構納米膠囊包覆藥物提供了模板，能有效解決藥物包覆過程藥物提早釋放的問題，并且納米膠囊包覆藥物，能更好的實現(xiàn)釋放與治療效果。


圖I為二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)雙殼層復合微球的透射電鏡圖片。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步地說明。實施例I
制備水性聚氨酯包括下列原料
異佛爾酮二異氰酸酯IPDI8. 88份
聚丙二醇PPG20份
二羥甲基丙酸DMPAI. 34份
甲基丙烯酸羥乙酯HEMA2. 86份
三乙胺TEAI. 01份
具體制備方法如下
稱取IPDI以及PPG(相對分子質量1000)，通入氮氣，排除體系中的空氣，于85°C反應3小時；加入DMPA，于85°C反應3小時；降溫至70°C，加入HEMA進行封端反應3小時；降溫至50°C，向體系中加入TEA中和，快速攪拌并加水分散，得到水性聚氨酯。制備二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)雙殼層復合微球包括下列原料 甲基丙烯酸甲酯MMA14份
Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷MPSI. 2份
正硅酸乙酯TEOS6份
十六烷HDO. 8份
偶氮二異丁腈AIBNO. 2份
水性聚氨酯WPUO. 88份
苯乙烯St7份
水80份
濃度為28%的NH3 · H2OI. 5份
具體制備方法如下
稱取WPU溶于蒸餾水作為水相，MMA, TEOS, MPS、HD和AIBN作為油相，待油相攪拌混合均勻后緩慢加入水相中，室溫下磁力攪拌預乳化30min，然后冰水冷浴、高速剪切下均質乳化2min，將混合物轉移到裝有溫度計、攪拌器和回流冷凝管的250mL四口圓底燒瓶中，攪拌狀態(tài)下通N2 30min，然后水浴70°C反應I. 5h，滴加NH3 · H2O繼續(xù)反應3小時，滴加St，繼續(xù)反應5-8小時，降溫出料，分離提純得到雙殼層復合微球。實施例2
制備水性聚氨酯的原料及具體制備方法如下
(同實施例I)
制備二氧化硅/P(MMA-St)雙殼層結構復合微球包括下列原料
甲基丙烯酸甲酯MMA14份
Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷MPSI. 2份
正硅酸乙酯TEOS6份
十六烷HDO. 8份
偶氮二異丁腈AIBNO. 2份
水性聚氨酯WPUI. 76份
苯乙烯St7份
水80份
濃度為28%的NH3 · H2OI. 5份
具體制備方法如下
(同實施例I)
實施例3
制備水性聚氨酯的原料及具體制備方法如下
(同實施例I)
制備二氧化硅/P(MMA-St)雙殼層結構復合微球包括下列原料
甲基丙烯酸甲酯MMA12份
Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷MPSI. 2份
正硅酸乙酯TEOS6份
十六烷HDO. 8份
偶氮二異丁腈AIBNO. 2份
水性聚氨酯WPUO. 88份
苯乙烯St12份
水80份
濃度為28%的NH3 · H2OI. 5份
具體制備方法如下
(同實施例I)
實施例4
制備水性聚氨酯的原料及具體制備方法如下
(同實施例I)
制備二氧化硅/P(MMA-St)雙殼層結構復合微球包括下列原料
甲基丙烯酸甲酯MMA12份Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷MPSI. 2份
正硅酸乙酯TEOS6份
十六烷HDO. 8份
偶氮二異丁腈AIBNO. 2份
水性聚氨酯WPUI. 76份
苯乙烯St12份
水80份
濃度為28%的NH3 · H2OI. 5份
具體制備方法如下
(同實施例I)。
權利要求
1.二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)雙殼層復合微球，其特征在于其是以二氧化娃微球為核、苯乙烯為外層殼、甲基丙烯酸甲酯為內層殼的雙殼層復合微球；其是由下述重量份的原料制成 甲基丙烯酸甲酯 12-16 Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 I. 2 正硅酸乙酯 5-7 十六燒0.6-1 偶氮二異丁腈0.15-0.25 水性聚氨酯0.18-1.76 苯乙烯 6-12 水 75-85 濃度為28%的氨水1-3份 所述的水性聚氨酯是由下述重量份的原料制成 二異氰酸酯8. 88-10. 61 低聚物二元醇18-22 擴鏈劑I. 34-2. 39 甲基丙烯酸羥乙酯 2-4 三乙胺0.8-1. 2。
2.根據(jù)權利要求I所述的二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)雙殼層復合微球，其特征在于所述的二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯、1，6-己二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯中的一種或幾種的混合物。
3.根據(jù)權利要求I所述的二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)雙殼層復合微球，其特征在于所述的低聚物二元醇為聚丙二醇、聚四氫呋喃、聚氧化丙烯、聚乙二醇，聚e -己內酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇-丙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚碳酸己二醇酯二醇中的一種或幾種的混合物。
4.根據(jù)權利要求I所述的二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)雙殼層復合微球，其特征在于所述的擴鏈劑為親水擴鏈劑，其為二羥甲基丙酸(DMPA)、二羥基半酯、1，4-丁二醇-2-磺酸鈉中的一種或幾種的混合物。
5.一種如權利要求I所述的二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)雙殼層復合微球的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)按重量份取二異氰酸酯與低聚物二元醇，在惰性氣體氛圍中，于60-100°C反應2-3小時，按重量份加入擴鏈劑，于60-100°C反應3-4小時，降溫至50-65°C，再按重量份加入甲基丙烯酸羥乙酯，反應3-4h，在得到的產物中按重量份加入三乙胺中和以后，在強烈攪拌下加入水進行乳化分散，得到水性聚氨酯； (2)按重量份充分溶解混勻甲基丙烯酸甲酯、十六烷、偶氮二異丁腈、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和正硅酸乙酯作為油相，再按重量份取步驟(I)所得水性聚氨酯溶于水中作為水相，將油相緩慢加入水相中，預乳化0. 5-lh，冰水浴下利用高速剪切設備細乳化2-5min，并立即轉移至三口瓶中，攪拌狀態(tài)下通氮氣0. 5-lh以排除體系空氣，于70_80°C下水浴反應0. 5-lh后，再按重量份滴加氨水，繼續(xù)反應2-3h后，滴加適量的苯乙烯，繼續(xù)反應5-8h，離心、提純，即得?！?br> 全文摘要
本發(fā)明公開了二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)雙殼層復合微球及其制備方法，以自制的水性聚氨酯作為表面活性劑，采用雙原位細乳液法，利用正硅酸乙酯的原位水解和甲基丙烯酸甲酯的原位聚合，并后續(xù)滴加第二單體苯乙烯，制備出二氧化硅/聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)雙殼層結構的復合微球。本發(fā)明提供的方法工藝簡單，操作易行，反應條件溫和易于控制，得到的粒子大小均一，并可通過改變水性聚氨酯的添加量和單體甲基丙烯酸甲酯及苯乙烯含量獲得單核雙殼復合微球。
文檔編號A61K9/51GK102816274SQ20121023446
公開日2012年12月12日 申請日期2012年7月6日 優(yōu)先權日2012年7月6日
發(fā)明者楊建軍, 吳慶云, 張建安, 吳明元, 楊文龍 申請人:安徽大學