1.本发明涉及高分子微粒技术领域，尤其涉及一种高分子微粒及其制备方法和应用。
背景技术：
2.高分子微粒在分离分析、固相有机合成化学、药物控制释放和免疫测定等领域得到了广泛的应用。但是如何合成粒径均一、结构可控的高分子微粒，是目前相关领域研究的热点和难点。
3.现有技术合成高分子微粒的方法主要有悬浮聚合法、分散聚合法和种子多步溶胀聚合法。
4.悬浮聚合法是将溶有引发剂的单体在强烈搅拌和分散剂的作用下，以液滴状悬浮在水中而进行的聚合反应方法。悬浮聚合的体系组成主要包括水难溶性单体、油溶性引发剂、水和分散剂四个基本成分。悬浮聚合反应的优点是由于有水作为分散介质，因而导热容易，聚合物反应易控制，产物易分离。但是该方法采用机械搅拌浆分散，由于搅拌桨在反应釜中搅拌时会产生剪切力，反应釜中各部分液滴受力不均匀，导致单体液滴大小不一，最终合成的高分子微粒粒径大、尺寸分布宽。因此制得的高分子微粒必须经过复杂的分级筛分工艺才能获得粒径均一的高分子微粒。筛分工艺使得制备周期加长，而产生的大量不合格高分子微粒则造成产率低，且污染环境。
5.分散聚合法通常是采用一种或几种溶于有机溶剂或水的单体，通过聚合生成不溶于该溶剂的聚合物，且形成胶态稳定的分散体系的聚合方式。体系的胶态稳定性来源于聚合物粒子表面吸附的存在于连续相中的稳定剂或分散剂，其作用的本质为立体稳定作用。
6.种子多步溶胀聚合法是将聚合物种子在有机溶剂和单体中被溶胀，通过溶胀和吸入单体重复进行以进一步提高微粒的粒径大小。
7.cn1362973a公开了一种用于制备单分散聚合物颗粒的方法，其公开的方法通过使有机溶剂和单体与聚合物种子在水分散体系中接触，使用聚乙烯吡咯烷酮或纤维素醚作为稳定剂，在位阻稳定剂的存在下使聚合物种子多步溶胀，引发聚合得到聚合物颗粒。但是，其公开的方法中溶胀和吸入的步骤本身很慢，反应需要耗时几天的时间。而且采用大量的有机溶剂进行多步溶胀，溶剂回收困难，对环境造成污染。
8.综上，开发一种粒径可控的高分子微粒的制造方法是待解决的关键问题。
技术实现要素：
9.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高分子微粒及其制备方法和应用，所述制备方法简单方便，而且对高分子微粒的粒径可控。
10.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
11.第一方面，本发明提供一种高分子微粒的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
12.(1)将单分散聚合物种子、稳定剂和水混合分散，形成种子悬浮液；
13.(2)将单体和引发剂混合，将二者的混合物通过微孔膜进行乳化，形成均一的油滴；
14.(3)将步骤(2)所得油滴与步骤(1)所得的种子悬浮液混合，聚合，得到所述高分子微粒。
15.本发明中，所述制备方法中，先将聚合物种子、稳定剂和水混合分散，形成均匀分散的种子悬浮液，再将单体和引发剂通过微孔膜进行乳化形成均一的油滴，均一的油滴会被聚合物种子快速均匀地吸收生长，最后聚合形成粒径均一，化学性质稳定的高分子微粒。本发明中，因为单体和引发剂形成的油滴非常均一，在被聚合物种子吸收过程中所有的油滴都是均等的，最后几乎100％被种子吸收，不会留下任何残留的油滴，因此，本发明制备的均一高分子微粒的产率达到99.9％以上。
16.优选地，步骤(1)中，所述聚合物种子包括苯乙烯均聚物和/或其共聚物。
17.优选地，所述聚合物种子包括苯乙烯均聚物和/或苯乙烯-二乙烯基苯共聚物。
18.优选地，所述稳定剂包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素或羟丙基纤维素中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮的组合，聚乙烯吡咯烷酮、纤维素和羟丙基纤维素的组合，聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素和羟丙基纤维素的组合等。
19.本发明的稳定剂优选聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素或羟丙基纤维素中的任意一种或至少两种的组合，原因在于使用所述稳定剂可以使制备的高分子微粒更加分散，不会有团聚现象。
20.优选地，所述步骤(1)具体包括：将聚合物种子与稳定剂的水溶液混合分散，形成种子悬浮液。
21.优选地，所述混合分散的转速为100-150转/分钟，例如105转/分钟、110转/分钟、115转/分钟、120转/分钟、125转/分钟、130转/分钟、135转/分钟、140转/分钟、145转/分钟等。
22.本发明所述混合分散的转速为100-150转/分钟，在此范围内单分散聚合物种子能实现均匀分散，转速太快，导致聚合物种子分散不均匀；转速太慢聚合物种子会相互团聚。
23.优选地，所述混合分散的温度为80-90℃，例如82℃、84℃、86℃、88℃等。
24.本发明所述混合分散的温度为80-90℃，在此范围内单分散聚合物种子能实现均匀分散，温度太高，聚合反应太剧烈；温度太低，不能引发聚合反应。
25.优选地，以所述稳定剂的水溶液的总质量为100％计，所述聚合物种子的质量百分数至多为60％，例如55％、50％、45％、40％、30％、20％、10％、5％等，进一步优选10％-55％。
26.优选地，以所述聚合物种子的总质量为100％计，所述稳定剂的质量百分数为0.2％-20％，例如1％、2％、4％、6％、8％、10％、12％、14％、16％、18％等，例如进一步优选1％-15％。
27.优选地，步骤(2)中，所述单体包括烯类单体。
28.优选地，所述单体包括苯乙烯及其衍生物(例如2,4-二氯苯乙烯)、二乙烯苯及其衍生物、丙烯酸及其衍生物、甲基丙烯酸甲酯及其衍生物、丙烯酸甲酯及其衍生物、丙烯酸乙酯及其衍生物、醋酸乙烯酯及其衍生物或甲基丙烯酸缩水甘油酯及其衍生物中的任意一
种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：苯乙烯、二乙烯苯和2,4-二氯苯乙烯的组合，丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯的组合，丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯的衍生物、丙烯酸乙酯、醋酸乙烯酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的组合等。
29.优选地，所述引发剂包括油溶性引发剂。
30.优选地，所述油溶性引发剂包括油溶性过氧化物和/或油溶性偶氮化合物。
31.优选地，所述油溶性过氧化物包括过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰或过氧化甲酸叔丁酯中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：过氧化苯甲酰和过氧化月桂酰的组合，过氧化月桂酰和过氧化甲酸叔丁酯的组合，过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰和过氧化甲酸叔丁酯的组合等。
32.优选地，所述油溶性偶氮化合物包括2,2
’‑
偶氮双(2-甲基丁腈)和/或2,2
’‑
偶氮双(2,4-二甲基戊腈)。
33.优选地，所述乳化的方式包括微孔膜乳化。
34.优选地，所述微孔膜的孔径为5-1000μm，例如100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm等。
35.优选地，所述高分子微粒的粒径为1-1000μm(例如10μm、50μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm等)时，所述单体和聚合物种子的质量比为(1-100)：1，其中，1-100可以为5、10、20、30、40、50、60、70、80、90等。
36.优选地，步骤(3)中，所述聚合反应的温度为70-90℃，例如75℃、80℃、85℃、90℃等。
37.本发明所述聚合反应的温度为70-90℃，此温度范围内更利于聚合物种子边生长边聚合，温度太高，聚合反应太剧烈；温度太低，不能引发聚合反应。
38.优选地，所述聚合反应的时间为1-3h，例如1.5h、2.0h、2.5h等。
39.本发明调整聚合反应的时间可以调控最终形成的高分子微粒的粒径。
40.作为优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
41.(1)将单分散聚合物种子与稳定剂的水溶液混合，以100-150转/分钟的转速，在80-90℃下搅拌，形成均匀分散的种子悬浮液；
42.(2)将单体和引发剂混合，将二者的混合物利用微孔膜乳化技术进行乳化，形成均一的油滴；
43.(3)将步骤(2)所得油滴加入至步骤(1)所得的种子悬浮液中，在80-90℃下聚合1-3h，得到所述高分子微粒。
44.第二方面，本发明提供一种高分子微粒，所述高分子微粒由第一方面所述的方法制备得到。
45.第三方面，本发明提供一种第二方面所述的高分子微粒在生物药分离中的应用。
46.相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
47.相较于现有的种子多步溶胀聚合法制备得到的高分子微粒，本发明所述方法制备的高分子微粒粒径高度均一，粒径大小可调，孔径大小可调。而且，本发明所述方法制备高分子微粒的产率在99.91％以上。
具体实施方式
48.下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
49.实施例1
50.本实施例提供一种高分子微粒，所述高分子微粒的制备方法包括如下步骤：
51.(1)在5l的反应釜中，将50g单分散聚苯乙烯种子(其粒度为0.55微米，cv＝3％，购于苏州知益微球科技有限公司，牌号为kbsphere)加入含有1g聚乙烯醇(购于sigma)的1000g去离子水中，在120转/分钟的搅拌速度下加热恒定在85℃；
52.(2)将500g苯乙烯和5g过氧化苯甲酰在搅拌下混合均匀。
53.(3)采用50μm孔径的微孔膜乳化装置将单体和引发剂混合物进行乳化，形成均一的油滴；
54.(4)在85℃恒定温度下，将油滴加入种子悬浮液中；
55.(5)在85℃恒定温度下继续反应2h，然后冷却，经离心分离、洗涤、烘干等工序，得到聚苯乙烯微粒，即为所述高分子微粒。
56.采用beckman coulter counter测定其粒径及粒径分布，粒径为3μm，cv(变异系数，coefficient of variation)＝2.1％。高分子微粒的产率为99.91％。
57.实施例2
58.本实施例提供一种高分子微粒，所述高分子微粒的制备方法包括如下步骤：
59.(1)在5l的反应釜中，将50g单分散苯乙烯-二乙烯基苯共聚物种子(其粒度为1.5微米，cv＝2.8％，购于苏州知益微球科技有限公司，牌号为kbsphere)加入含有1g聚乙烯吡咯烷酮(购于sigma)的1000g去离子水中，在100转/分钟的搅拌速度下加热恒定在90℃；
60.(2)将500g二乙烯苯、200g甲苯和5g过氧化月桂酰在搅拌下混合均匀。
61.(3)采用30μm孔径的微孔膜乳化装置将单体和引发剂混合物进行乳化，形成均一的油滴；
62.(4)在90℃恒定温度下，将油滴加入种子悬浮液中；
63.(5)在90℃恒定温度下继续反应3h，然后冷却，经离心分离、洗涤、烘干等工序，得到多孔聚二乙烯苯微粒，即为所述多孔高分子微粒。
64.采用beckman coulter counter测定其粒径及粒径分布，粒径为10μm，cv(变异系数，coefficient of variation)＝2.5％，微球孔径为120埃。高分子微粒的产率为99.95％。
65.实施例3
66.本实施例提供一种高分子微粒，所述高分子微粒的制备方法包括如下步骤：
67.(1)在5l的反应釜中，将50g单分散苯乙烯种子(其粒度为8微米，cv＝2.8％，购于苏州知益微球科技有限公司，牌号为kbsphere)加入含有1g聚乙烯吡咯烷酮(购于sigma)的1000g去离子水中，在100转/分钟的搅拌速度下加热恒定在90℃。
68.(2)将500g苯乙烯、100g二乙烯苯、200g异丙醇和5g过氧化月桂酰在搅拌下混合均匀；
69.(3)采用80μm孔径的微孔膜乳化装置将单体和引发剂混合物进行乳化，形成均一的油滴；
70.(4)在90℃恒定温度下，将油滴加入种子悬浮液中；
71.(5)在90℃恒定温度下继续反应3h，然后冷却，经离心分离、洗涤、烘干等工序，得到多孔聚苯乙烯/二乙烯基苯微粒，即为所述多孔高分子微粒。
72.采用beckman coulter counter测定其粒径及粒径分布，粒径为50μm，cv(变异系数，coefficient of variation)＝2.4％，微球孔径为300埃。高分子微粒的产率为99.95％。
73.实施例4
74.本实施例提供一种高分子微粒，所述高分子微粒的制备方法包括如下步骤：
75.(1)在5l的反应釜中，将50g单分散聚苯乙烯种子(其粒度为5微米，cv＝2.9％，购于苏州知益微球科技有限公司，牌号为kbsphere)加入含有1g羟丙基纤维素(购于sigma)的1000g去离子水中，在120转/分钟的搅拌速度下加热恒定在85℃；
76.(2)将250g 2,4-二氯苯乙烯、200g丙烯酸、100g甲基丙烯酸甲酯和5g 2,2
’‑
偶氮双(2,4-二甲基戊腈)在搅拌下混合均匀；
77.(3)采用100μm孔径的微孔膜乳化装置将单体和引发剂混合物进行乳化，形成均一的油滴；
78.(4)在85℃恒定温度下，将油滴加入种子悬浮液中；
79.(5)在85℃恒定温度下继续反应2h，然后冷却，经离心分离、洗涤、烘干等工序，即可得到所述高分子微粒。
80.采用beckman coulter counter测定其粒径及粒径分布，粒径为25μm，cv(变异系数，coefficient of variation)＝2.4％。高分子微粒的产率为99.93％。
81.实施例5
82.本实施例提供一种高分子微粒，所述高分子微粒的制备方法包括如下步骤：
83.(1)在5l的反应釜中，将56g单分散聚苯乙烯种子(其粒度为0.55微米，cv＝3％，购于苏州知益微球科技有限公司，牌号为kbsphere)加入含有1.1g纤维素(购于sigma)的1000g去离子水中，在150转/分钟的搅拌速度下加热恒定在85℃；
84.(2)将500g甲基丙烯酸甲酯和5g过氧化苯甲酰在搅拌下混合均匀。
85.(3)采用50μm孔径的微孔膜乳化装置将单体和引发剂混合物进行乳化，形成均一的油滴；
86.(4)在80℃恒定温度下，将油滴加入种子悬浮液中；
87.(5)在80℃恒定温度下继续反应1h，然后冷却，经离心分离、洗涤、烘干等工序，得到高分子微粒。
88.采用beckman coulter counter测定其粒径及粒径分布，粒径为3.5μm，cv(变异系数，coefficient of variation)＝2.3％。高分子微粒的产率为99.93％。
89.实施例6
90.本实施例提供一种高分子微粒，所述高分子微粒的制备方法包括如下步骤：
91.(1)在5l的反应釜中，将50g单分散聚苯乙烯种子(其粒度为0.55微米，cv＝3％，购于苏州知益微球科技有限公司，牌号为kbsphere)加入含有1.2g羟丙基纤维素(购于sigma)的1000g去离子水中，在100转/分钟的搅拌速度下加热恒定在85℃；
92.(2)将500g丙烯酸甲酯和5g过氧化苯甲酰在搅拌下混合均匀。
93.(3)采用50μm孔径的微孔膜乳化装置将单体和引发剂混合物进行乳化，形成均一的油滴；
94.(4)在90℃恒定温度下，将油滴加入种子悬浮液中；
95.(5)在90℃恒定温度下继续反应3h，然后冷却，经离心分离、洗涤、烘干等工序，得到高分子微粒。
96.采用beckman coulter counter测定其粒径及粒径分布，粒径为2.8μm，cv(变异系数，coefficient of variation)＝2.2％。高分子微粒的产率为99.94％。
97.实施例7
98.本实施例提供一种高分子微粒，所述高分子微粒的制备方法包括如下步骤：
99.(1)在5l的反应釜中，将50g单分散苯乙烯种子(其粒度为8微米，cv＝2.8％，购于苏州知益微球科技有限公司，牌号为kbsphere)加入含有1.2g聚乙烯吡咯烷酮(购于sigma)的1000g去离子水中，在120转/分钟的搅拌速度下加热恒定在86℃；
100.(2)将600g二乙烯苯、200g异丙醇和5g过氧化月桂酰在搅拌下混合均匀。
101.(3)采用80μm孔径的微孔膜乳化装置将单体和引发剂混合物进行乳化，形成均一的油滴；
102.(4)在86℃恒定温度下，将油滴加入种子悬浮液中；
103.(5)在86℃恒定温度下继续反应3h，然后冷却，经离心分离、洗涤、烘干等工序，得到多孔高分子微粒。
104.采用beckman coulter counter测定其粒径及粒径分布，粒径为52μm，cv(变异系数，coefficient of variation)＝2.3％，高分子微粒的产率为99.6％。
105.对比例1
106.本对比例提供一种高分子微粒，所述高分子微粒的制备方法包括如下步骤：
107.(1)在5l的反应釜中，将50g单分散聚苯乙烯种子(其粒度为0.55微米，cv＝3％，购于苏州知益微球科技有限公司，牌号为kbsphere)加入含有1g聚乙烯醇(购于sigma)的1000g去离子水中，在120转/分钟的搅拌速度下加热恒定在85℃；
108.(2)将500g苯乙烯、5g过氧化苯甲酰和2g聚乙烯醇的500g去离子水中在搅拌下乳化混；
109.(3)在85℃恒定温度下，将步骤(2)中乳液加入种子悬浮液中；
110.(5)在85℃恒定温度下继续反应2h，然后冷却，经离心分离、洗涤、烘干等工序，得到聚苯乙烯微粒，即为所述高分子微粒。
111.采用beckman coulter counter测定其粒径及粒径分布，粒径为2.2μm，cv(变异系数，coefficient of variation)＝3.8％。高分子微粒的产率为78％。
112.分析对比例1与实施例1可知，相对于对比例1，本发明中，所述方法制备的高分子微粒粒径高度均一，且高分子微粒的产率远远高于对比例1。
113.分析实施例1-7可知，本发明所述方法制备的高分子微粒粒径高度均一，粒径大小可调，孔径大小可调，产率高。
114.本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式
的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。