聚丙烯酸酯类及其共聚物材料亲水改性产品及其亲水改性方法技术

技术编号:7644500 阅读:237 留言:0更新日期:2012-08-05 01:35
本发明专利技术公开了一种亲水改性聚丙烯酸酯类或其共聚物材料的方法及由此方法制得的产品。改性方法包括:(1)用有机溶剂对微球进行溶胀预处理;(2)在碱性催化剂的作用下,催化环氧基团开环与多糖的羟基进行反应生成稳定的醚键,将亲水性多糖分子化学键合在微球的表面;(3)在碱性条件下,用双官能团的交联剂将键合在微球表面的多糖分子进行交联加固。本发明专利技术提供的方法,操作简便、反应条件温和,得到的亲水化材料稳定,镀层不易脱落,很好的抑制了聚合物微球对蛋白的非特异性吸附。亲水改性后的聚丙烯酸酯类微球,其亲水层具有丰富的羟基可以进一步衍生为其他各种官能团,在生物技术尤其是生化分离领域有很大的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚合物材料改性领域,尤其涉及一种聚合物材料表面亲水性化的方法及由该方法制得的产品,特别是对超大孔聚丙烯酸酯类材料的表面亲水性化。
技术介绍
聚合物微球作为生化分离介质,其优点在于机械強度高、化学性质稳定、耐酸碱度好,能够在高压下操作等,因此在作为色谱介质的应用领域有很好的前景。但聚合物本身的一些特点限制了它在生物大分子分离方面的应用,如聚甲基丙烯酸缩水甘油醚与ニこ烯基苯共聚(PGMA-DVB)微球,其微球表面带有大量的环氧基,易于衍生为各种功能基团,但由于其表面具有疏水性,因此容易和蛋白分子之间发生疏水作用而导致蛋白的不可逆吸附甚至变性。研究表明这种疏水作用是引起蛋白在材料表面发生非特异性吸附的主要原因(Journal of Colloid and Interface Science, 1989,132 :176-187),解决这一问题的途径之一,就是增加材料表面的亲水性。如CN 101011645A公开了ー种两亲性分子对聚丙烯多孔膜表面的亲水化改性方法,该方法是以嵌段结构的两亲性分子作为亲水改性剂,先将聚丙烯多孔膜浸溃于溶有两亲性分子的溶胀剂中进行表面处理,最后用真空抽提溶胀剂的方法进行表面消溶胀;采用具有嵌段结构的亲疏水两亲性分子作为表面处理剂,其中疏水链段与聚丙烯的相容性较好,易与表面溶胀区的聚丙烯分子链结合而提供了“锚定”的作用,亲水链段由于相分离或取向作用而伸向膜表面的外側,并赋予聚丙烯多孔膜表面的亲水性。PGMA-DVB微球作为分离介质较传统的聚苯こ烯与ニこ烯基苯(PSt-DVB)微球更容易进行表面化学修饰,并且其骨架基质的疏水性较PSt基质弱,所以更适合作为生化分离介质。文献报道的PGMA-DVB微球表面亲水改性多为将表面的环氧基在酸性或者碱性条件下进行水解成双羟基,增强材料表面的极性以期得到较好的亲水性(Chem Commun, 2007,4614-4616),如图Ia所示;或者本实验室前期专利技术中将材料表面偶联亲水性大分子聚こニ醇(PEG) (CN100487011C)如图Ib所示,改性后的PGMA微球可以应用于疏水相互作用色谱模式下生物大分子的分离纯化。
技术实现思路
本专利技术的目的是开发一种聚合物材料表面亲水化的方法,将亲水性的多糖分子以化学偶联的方式,将其镀层在聚合物材料表面,然后利用多糖表面的丰富羟基来进行进一步的化学衍生。改性后的材料表面及孔道表面键合一层亲水性物质,从而大幅度降低了材料对蛋白的非特异性吸附,改性后的表面由于可以进ー步衍生成各种功能基团,可以应用于生物大分子的分离纯化。聚丙烯酸酯类或其共聚物微球材料表面亲水改性后能够有效的降低蛋白在其表面的非特异性吸附,在生物 应用领域有很高的价值;本专利技术中的超大孔PGMA-DVB微球经过亲水改性后,能够继续保持原有的大孔结构,可以耐受较高的压力操作,同时亲水的表面能够进一步的衍生,可以用作各种分离模式下的生化分离用介质,因此在生化分离纯化领域有很好的应用前景和优势。为达此目的,本专利技术所采用的对聚丙烯酸酯类或其共聚物材料表面进行亲水改性的方法,包括如下步骤I)将聚丙烯酸酯类或其共聚物材料,用有机溶剂进行溶胀处理;2)在碱性物质存在条件下,将亲水性多糖分子在溶剂存在下通过共价键化学键合到步骤I)处理好的材料表面;3)在碱性物质存在条件下,用交联剂将步骤2)所得到的材料表面的亲水多糖进行交联加固。聚丙烯酸酯类材料可以为聚丙烯酸酯改性产物、衍生产物或接枝共聚物等材料。作为优选技术方案,步骤I)中所述的溶胀处理过程如下将聚丙烯酸酯类或其共聚物材料放入有机溶剂中进行密封振荡I 4h,待聚丙烯酸酯类或其共聚物材料在溶剂中完全溶胀后,进行抽滤,并用所用的溶剂进行洗涤,抽滤干净溶剂。溶胀预处理步骤在制备过程中是重要的不可省略的程序,充分溶胀后的微球有利于亲水物质的完全扩散入微球内部,利于亲水物质的完全覆盖被改性材料的表面。作为优选技术方案,步骤2)中所述的键合过程为步骤2)中所述的键合过程为将亲水性多糖、碱性物质、溶胀过的聚丙烯酸酯类或其共聚物材料放入反应釜中,在溶剂中进行充分搅拌混合,在30 80°C下反应12 24h,反应结束后去除未反应的物质,得到表面键合亲水物质的材料。优选地,所述反应结束后去除未反应物质,其程序包括进行减压过滤,过滤同时用热的去离子水进行洗涤,所述热的去离子水的温度优选为40 80°C。作为优选技术方案,步骤3)中所述的交联加固过程为向步骤2)所得的材料中加入交联剂,在碱性条件下,20 50°C对亲水镀层进行交联12 24h后,交联产物经洗涤、干燥,得到亲水改性材料。优选地,交联反应结束后,交联产物的洗涤、干燥过程如下减压抽滤并用水和乙醇先后洗涤三次,去除未反应的物质,然后50°C下真空干燥24h。以质量法计算每克微球的镀层量,计算公式如下本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对聚丙烯酸酯类或其共聚物材料表面进行亲水改性的方法,包括如下步骤 1)将聚丙烯酸酯类或其共聚物材料,用有机溶剂进行溶胀处理; 2)在碱性物质存在条件下,将亲水性多糖分子在溶剂存在下通过共价键化学键合到步骤I)处理好的材料表面; 3)在碱性物质存在条件下,用交联剂将步骤2)所得到的材料表面的亲水多糖进行交联加固。2.根据权利要求I所述的方法,其特征在于,步骤I)中所述的溶胀处理过程如下将聚丙烯酸酯类或其共聚物材料放入有机溶剂中进行密封振荡I 4h,待聚丙烯酸酯类或其共聚物材料在溶剂中完全溶胀后,进行抽滤,并用所用的溶剂进行洗涤,抽滤干净溶剂。3.根据权利要求I或2所述的方法,其特征在于,步骤2)中所述的键合过程为将亲水性多糖、碱性物质、溶胀过的聚丙烯酸酯类或其共聚物材料放入反应釜中,在溶剂中进行充分搅拌混合,在30 80°C下反应12 24h,反应结束后去除未反应的物质,得到表面键合亲水物质的材料; 优选地,所述反应结束后去除未反应物质,其程序包括进行减压过滤,过滤同时用热的去离子水进行洗涤,所述热的去离子水的温度优选为40 80°C。4.根据权利要求I 3任一项所述的方法,其特征在于,步骤3)中所述的交联加固过程为向步骤2)所得的材料中加入交联剂,在碱性条件下,20 50°C对亲水镀层进行交联12 24h后,交联产物经洗涤、干燥,得到亲水改性材料; 优选地,交联反应结束后,交联产物的洗涤、干燥过程如下减压抽滤并用水和こ醇先后洗涤三次,去除未反应的物质,然后50°C下真空干燥24h。5.根据权利要求I 4任一项所述的方法,其特征在于,所述的聚丙烯酸酯类或其共聚物材料为聚甲基丙烯酸缩水甘油醚微球或者板材或聚甲基丙烯酸缩水甘油醚与ニこ烯基苯共聚微球或者板材。6.根据权利要求I 5任一项所述的方法,其特征在于,步骤I)...

【专利技术属性】
技术研发人员:马光辉张荣月李娟周炜清苏志国
申请(专利权)人:中国科学院过程工程研究所
类型:发明
国别省市:

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