沉淀聚合、乳液聚合及嫁接方法在核壳MIP合成中的应用与发展

日期:2025-11-20 14:43:27 |   作者: 最新动态

  沉淀聚合,又称非均相溶液聚合,是一种经典的聚合技术,在聚合反应中,官能单体、引发剂和交联剂溶解在溶剂中。经过完全聚合后,最终的分子印迹聚合物(MIP)不会在溶剂中溶解,而是以沉淀形式出现。这种方法无需添加稳定剂,简化了操作的流程,避免了复杂的再处理过程。沉淀聚合法因其制备工艺简单、粒径易于控制、收率高及非特异性吸附低等优点,尽管是一种传统技术,仍然是最常用的方法之一。然而,传统的沉淀聚合需要大量的孔原(约占总体积的95%),致孔剂对环境有一定的污染,并增加了成本。尤其是在核壳MIP的合成中,沉淀法需要大量的模板分子,也增加了成本。Su等人在合成氨基修饰磁芯时,通过共沉淀沉积了MIP壳层,并应用于固相萃取(SPE)中检测罗丹明B,展示了沉淀聚合法在SPE中的适用性。Liu等人则采用沉淀聚合合成了用于辛可尼定检测的核壳MIP。

  乳液聚合法则是在模板和交联剂分散于有机溶剂中后,再在乳化剂的作用下将混合溶液转移到水中形成乳液,加入引发剂后开始聚合。最终得到尺寸均匀的球形聚合物。乳液聚合法类似于牛奶的形成过程,因此很稳定。乳化剂能够更好的降低水的表面张力,形成胶束,保护单体液滴,保持体系的稳定。乳液聚合过程分为两个步骤:首先由多种材料生成初始核(0.03–1 mm),然后将MIP壳包覆在核表面。许多参数会影响第二个合成步骤,模板种类以及模板与功能单体的比例对核壳MIP的形貌有特别大的影响,功能单体对复合材料的尺寸影响更大。适量的表面活性剂将产生稳定的核壳体系和良性吸附能力。Wang和Cao采用乳液聚合合成了核心种子,并在DMSO中合成了核壳MIP。乳液聚合法具有水介质减少相关成本、提高质量和安全性,粒径易于控制且适用于工业应用等优点。然而,表面活性剂在聚合体系中的存在会影响其均匀形貌和印记因子,去除残留表面活性剂的步骤也会增加合成过程的复杂性。

  嫁接方法在表面印迹技术领域得到了广泛应用。接枝技术通过“接枝到”和“接枝从”两种方式实现。“接枝到”法是通过磁芯上不同官能团与接枝聚合物刷之间的共价反应,将接枝聚合物刷接枝到磁芯上,再合成最终的功能磁芯。而“接枝自”方法则包括引发反应,核心上的官能团引发官能单体的聚合反应。“接枝自”方法相比于“接枝到”方法,由于具有功能性单体,能够得到更高的密度,且容易接近岩心表面的起始位点。控制较好的“嫁接自”方法已经建立,使得核壳MIP的尺寸及结构更容易控制,从而具备良好的性能。核心上的反应活性基团是更好地控制“嫁接”技术的技术前提。通过该方法合成的MIP通常具有较宽的尺寸分布,但在控制薄MIP层方面具有优势。传统的自由基聚合在接枝方法中总是采用,但存在链传播速率难以控制、本体聚合不能很好控制、MIP厚度难以控制及可能涉及二次聚合等问题。为克服这些不足,可控的活自由基聚合方法如可逆加成裂链转移(RAFT)和原子转移自由基聚合(ATRP)被广泛采用。RAFT聚合有助于聚合物的功能化,但RAFT试剂有异味且需要自行合成,而ATRP催化剂易得且分子量分布窄,但聚合条件较为严格。Li及其同事用RAFT方法合成了核壳MIP用于溶菌酶识别,Zhang等则通过ATRP方法合成了核壳MIP,并证明壳层厚度在MIP的吸附过程中起重要作用。

  沉淀聚合、乳液聚合和嫁接方法各有优缺点。在核壳MIP的合成中,选择正真适合的聚合方法需要仔细考虑目标应用的具体需求。沉淀聚合法尽管简单高效,但环境污染和成本问题是需要解决;乳液聚合法通过水介质减少相关成本,但表面活性剂的使用增加了合成复杂性;嫁接方法在控制薄MIP层方面具有优势,但传统自由基聚合存在多个限制。未来的研究需在这一些方法的基础上,继续优化合成工艺,提高MIP的性能和应用潜力。返回搜狐,查看更加多