一种两亲Janus片状材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种两亲Janus片状材料及其制备方法和应用，属于功能材料技术领域。本发明专利技术采用热可膨胀微球作为内核，将含亲水基团的硅烷偶联剂吸附在热可膨胀微球上，利用亲水硅烷偶联剂的硅烷氧基水解成硅醇，通过溶胶

【技术实现步骤摘要】
一种两亲Janus片状材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及功能材料
，尤其涉及一种两亲Janus片状材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]Janus材料是一种具有不同物理化学性质的功能性材料，Janus材料具有各向异性非中心对称的结构。由于这一特性与古罗马神话中的双面神雅努斯的特征相符。在化学领域1991年由法国科学家de Gennes在其诺贝尔物理学奖获奖致辞中首次引入。近年来，各向同性的材料的合成方法、结构、性能研究较为深入，而对各向异性材料的研究较少，由于Janus材料具有特殊的各向异性。近年来Janus材料已经成为研究热点。
[0003]目前，合成Janus材料的方法主要包括界面聚合法、皮克林乳液法、相分离法、微流控制法、聚合物自组装法、表面引发自由基聚合法和原位点击化学法。上述现有报道的合成方法各有优缺点，大多集中于室内的研究，对于简易的合成Janus材料的方法鲜有报道，
[0004]中国专利CN105802662A公开了一种采用Pickering乳液法通过溶胶
‑
凝胶法制备以石蜡为核二氧化硅为壳的核壳结构，用有机试剂除去石蜡核得到二氧化硅壳，使用硅烷偶联剂改性后用细胞粉碎器粉碎得到Janus片；但是使用石蜡作为内核，采用Pickering乳液法制备核壳结构实验难度较大，量产难度高。中国专利CN10995714A公开了一种两亲Janus片的制备方法，主要是利用中空二氧化硅的特殊结构将其改性粉碎后得到Janus片。中国专利CN114210276A公开了一种两亲Janus片的制备方法，将三种硅前驱体在乳液界面溶胶凝胶，利用乳液界面材料化法合成内外表面化学性质不同且严格分区的二氧化硅的中空球，然后通过机械破碎，得到二氧化硅Janus片。然而，制备两亲Janus片的方法中，中空二氧化硅的制备过程较难。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种两亲Janus片状材料及其制备方法和应用，方法简单易行。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种两亲Janus片状材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将热可膨胀微球分散液和含亲水基团的硅烷偶联剂混合，进行吸附，得到吸附物；
[0009]将所述吸附物、第一分散剂和第一pH调节剂混合，进行缩聚，得到二氧化硅Janus壳材料；
[0010]将所述二氧化硅Janus壳材料、第二分散剂、含亲油基团的硅烷偶联剂和第二pH调节剂混合，进行接枝，得到两亲Janus壳材料；
[0011]将所述两亲Janus壳材料进行热膨胀，得到两亲Janus片状材料。
[0012]优选的，所述热可膨胀微球分散液中热可膨胀微球具有核壳结构，所述热可膨胀微球的内核填充烷烃类气体，外壳为热塑性丙烯酸聚合物；所述热可膨胀微球的起始膨胀
温度为85～165℃；所述热可膨胀微球分散液的浓度为0.1～5wt％。
[0013]优选的，所述含亲水基团的硅烷偶联剂为X
‑
Si(OR)3，其中，X为亲水基团；
‑
OR为水解基团；所述亲水基团为
‑
NH2、
‑
COOH、
‑
SOH3、
‑
SH；所述水解基团为
‑
OCH3或
‑
OCH2CH3。
[0014]优选的，所述缩聚的温度为25～90℃，时间为4h。
[0015]优选的，所述含亲油基团的硅烷偶联剂为Y
‑
Si(OR)3，其中，Y为亲油基团，；
‑
OR为水解基团，所述亲油基团为长链烷基或苯基；所述水解基团为
‑
OCH3或
‑
OCH2CH3。
[0016]优选的，所述热可膨胀微球分散液中热可膨胀微球、含亲水基团的硅烷偶联剂和含亲油基团的硅烷偶联剂的质量比为1:(1～2):(1～3)。
[0017]优选的，所述接枝的温度为25～90℃，时间为4h。
[0018]优选的，所述热膨胀的温度≥所述热可膨胀微球的起始膨胀温度。
[0019]本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的两亲Janus片状材料，包括二氧化硅片以及分布于所述二氧化硅片两侧的亲水基团与亲油基团。
[0020]本专利技术提供了上述技术方案所述两亲Janus片状材料在油田开采领域中的应用。
[0021]本专利技术提供了一种两亲Janus片状材料的制备方法，本专利技术采用热可膨胀微球作为内核，将含亲水基团的硅烷偶联剂吸附在热可膨胀微球上，利用亲水硅烷偶联剂的硅烷氧基水解成硅醇，通过溶胶
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凝胶法使得硅醇在热可膨胀微球外缩聚成二氧化硅壳，然后利用含亲油基团的硅烷偶联剂的硅烷氧基水解的硅醇与二氧化硅壳的硅羟基缩合，接枝在二氧化硅壳上形成两亲Janus壳，最后通过热可膨胀微球受热膨胀将两亲Janus壳撑破得到两亲Janus片状材料。本专利技术的制备方法简单，无需形成中空二氧化硅，且所制备的两亲Janus片状材料具有较好的降低界面张力的性能，在提高油田采收率方面应用前景广阔。
附图说明
[0022]图1为本专利技术制备两亲Janus片状材料的流程图；
[0023]图2为实施例1制备的两亲Janus片状材料的扫描电镜图；
[0024]图3为实施例1制备的两亲Janus片状材料和纳米SiO2的红外谱图；
[0025]图4为实施例1制备的两亲Janus片状材料的油水界面张力图；
[0026]图5为实施例2制备的两亲Janus片状材料的油水界面张力图；
[0027]图6为实施例3制备的两亲Janus片状材料的油水界面张力图。
具体实施方式
[0028]本专利技术提供了一种两亲Janus片状材料的制备方法，包括以下步骤：
[0029]将热可膨胀微球分散液和含亲水基团的硅烷偶联剂混合，进行吸附，得到吸附物；
[0030]将所述吸附物、第一分散剂和pH调节剂混合，进行缩聚，得到二氧化硅Janus壳材料；
[0031]将所述二氧化硅Janus壳材料、第二分散剂和含亲油基团的硅烷偶联剂混合，进行接枝，得到两亲Janus壳材料；
[0032]将所述两亲Janus壳材料进行热膨胀，得到两亲Janus片状材料。
[0033]在本专利技术中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。
[0034]本专利技术将热可膨胀微球分散液和含亲水基团的硅烷偶联剂混合，进行吸附，得到
吸附物。
[0035]在本专利技术中，所述热可膨胀微球分散液中热可膨胀微球具有核壳结构，所述热可膨胀微球的内核填充烷烃类气体，外壳为热塑性丙烯酸聚合物。
[0036]本专利技术对所述热可膨胀微球的来源没有特殊的限定，本领域熟知的市售商品即可；在本专利技术的实施例中，具体购买于上海外电国际贸易有限公司。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两亲Janus片状材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将热可膨胀微球分散液和含亲水基团的硅烷偶联剂混合，进行吸附，得到吸附物；将所述吸附物、第一分散剂和第一pH调节剂混合，进行缩聚，得到二氧化硅Janus壳材料；将所述二氧化硅Janus壳材料、第二分散剂、含亲油基团的硅烷偶联剂和第二pH调节剂混合，进行接枝，得到两亲Janus壳材料；将所述两亲Janus壳材料进行热膨胀，得到两亲Janus片状材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热可膨胀微球分散液中热可膨胀微球具有核壳结构，所述热可膨胀微球的内核填充烷烃类气体，外壳为热塑性丙烯酸聚合物；所述热可膨胀微球的起始膨胀温度为85～165℃；所述热可膨胀微球分散液的浓度为0.1～5wt％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含亲水基团的硅烷偶联剂为X
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Si(OR)3，其中，X为亲水基团，
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OR为水解基团；所述亲水基团为
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NH2、
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COOH、
‑
SOH3、
‑
SH；所述水解基团为
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志学，杨欢，于小荣，苏高申，刘冲，胡安邦，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：