三重响应型磁性纳米微球的可控制备及其应用制造技术

本发明专利技术公开了三重响应型磁性纳米微球的可控制备及其应用，主要制备步骤为：S1：用共沉淀法制备Fe3O4纳米粒子；S2：制备合成BCSPA链转移剂；S3：通过酯化反应将链转移剂BCSPA接枝在Fe3O4纳米粒子表面制备Fe3O4‑

【技术实现步骤摘要】
三重响应型磁性纳米微球的可控制备及其应用


[0001]本专利技术属于食品、化工乳液
，具体涉及作为Pickering乳化剂的三重响应型磁性纳米微球的可控制备及其应用。

技术介绍

[0002]乳液是指通过加入乳化剂将一种液体以液滴的形式分散在互不相溶的另一种液体中所构成的分散体系。这种体系通常使用大量的小分子表面活性剂作为乳化剂，这归因于表面活性剂的两亲性可大大降低两种体系间的界面张力起到稳定的作用。不同于传统乳液，Pickering乳液用不溶性的固体颗粒作为乳化剂，使其不可逆的吸附在两相界面处形成致密的单层颗粒膜，这有效防止液滴之间聚并。相比之下，Pickering乳液无毒无泡对环境友好、且稳定性能优异被广泛的应用于食品、化工等领域。同时，作为乳化剂的固体颗粒可以按照需求改性，因此通过改性固体颗粒可制备刺激响应型Pickering乳液体系。
[0003]近年来，多种类型的刺激响应型Pickering乳化剂(pH、CO2、磁性等)被广泛研究。这些固体颗粒当受到外界的物理或化学刺激时，其表面的润湿性发生变化导致界面活性改变，这实现了破乳/乳化的快速转化和智能控制。尤其在油田工业应用中，Pickering乳液系统更加需要快速乳化和破乳来高效率的回收和提纯产品。而开发一种刺激响应型颗粒乳化剂来智能的操控Pickering乳液的稳定是解决这一难题的关键。
[0004]用功能性聚合物在纳米材料表面进行改性，制备具有响应性能的纳米复合材料作为Pickering乳化剂被广泛研究。尤其RAFT聚合方法已然成为当下研究改性技术的热点，这归因于其对反应环境适应性强和可用单体范围广的优点。因此，通过RAFT聚合“接枝”方法开发纳米复合材料依然具有很大的发展潜力。同时基于对绿色化工的需求，将其应用于油田化工领域中可实现对环境友好的生产运输产业链。
[0005]目前，国内外的研究学者对构建刺激响应型Pickering乳液体系进行了探究工作。例如：Wu等人(Wu J,Guan X,Wang C,et al.pH
‑
Responsive Pickering high internal phase emulsions stabilized by Waterborne polyurethane[J].Journal of Colloid and Interface Science,2022,610:994
‑
1004.)合成了用水性聚氨酯修饰2，2
‑
双(羟甲基)丙酸侧链的Pickering乳化剂来构建pH响应型Pickering乳液体系。Ren等人(Ren G,Li Z,Lu D,et al.pH and Magnetism Dual
‑
Responsive Pickering Emulsion Stabilized by Dynamic Covalent Fe3O
4 Nanoparticles[J].Nanomaterials,2022,12(15))设计制备了动态共价Fe3O4(Fe3O4‑
DC)纳米粒子来稳定pH和磁性的双响应Pickering乳液体系。对比已报道的刺激响应型乳化剂相比，用RAFT聚合技术合成多重响应型的Pickering乳化剂目前尚无相关报告。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种三重(pH、温度、磁)响应型的Pickering乳化剂构建三重响应型的Pickering体系，并应用于稳定多种真实油相。利用绿
色环保的外界刺激响应条件(pH、温度、磁)可轻松实现乳液稳定和破乳的多次循环，且生成智能的运输系统可应用于原油运输等领域有效地降低了运输过程中的能耗损失。
[0007]为了达到上述技术目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0008]一种三重响应型磁性纳米微球的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1：用共沉淀法制备Fe3O4纳米粒子；
[0010]S2：制备合成BCSPA链转移剂；
[0011]S3：通过酯化反应将链转移剂BCSPA接枝在Fe3O4纳米粒子表面制备Fe3O4‑
RAFT；
[0012]S4：分别通过三步RAFT聚合在Fe3O4纳米粒子表面修饰三嵌段聚合物刷得到三重响应型磁性纳米微球；
[0013]优选的，所述BCSPA链转移剂通过硅胶柱提纯；
[0014]优选的，所述提纯试剂为：正庚烷、石油醚、乙酸乙酯、石油醚、乙醚中的一种；
[0015]优选的，所述S3中链链转移剂BCSPA与Fe3O4纳米粒子的质量比列为1:1；
[0016]优选的，所述S4中制备合成所需的单体试剂为：丙烯酸、甲基丙烯酸月桂酯、N
‑
异丙基丙烯酰胺；
[0017]优选的，所述丙烯酸、甲基丙烯酸月桂酯、N
‑
异丙基丙烯酰胺三种单体试剂的摩尔比例为2:1:1；
[0018]优选的，所述S4制得的三重响应型磁性纳米微球作为Pickering乳化剂，将其水悬浮液的pH调整至8～10，接着加入2～5mL不同种类的油相，整个混合体系在均质搅拌机中以10000～16000rpm持续搅拌2～3min即可获得稳定的Pickering乳液。
[0019]本专利技术的另一目的在于提供一种三重响应型磁性纳米微球作为Pickering乳化剂在石油化工、食品制药领域的应用。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]1)本专利首次报道了通过RAFT聚合的方法可控制备了三重响应型磁性纳米微球作为Pickering乳化剂，同时用其稳定多种油相甚至于多种真实油相。该乳化剂制备方法简单方便、经济环保；所制备的Pickering乳液有三重响应性，可根据需求实现多个破乳/乳化循环。在常温与碱性条件下Pickering乳液系统保持高度的稳定。
[0022]2)本专利解决了传统乳化剂难回收分离、污染环境的问题，拥有磁响应的Pickering乳化剂在磁场作用下快速破乳的同时，还可以通过磁铁回收实现多次再利用拥用有较高的经济性能。
[0023]3)基于本申请专利研发的Pickering乳化剂可以根据pH、温度、外加磁场的变化能快速的切换Pickering乳液的稳定状态，是一种智能的固体颗粒材料，可广泛应用于石油化工、食品制药等领域。
附图说明
[0024]图1是实施例5中Fe3O4‑
PLNA Pickering乳液的类型；
[0025]图2是实施例6中Fe3O4‑
PLNA Pickering乳液的pH循环示意图；
[0026]图3是实施例7中Fe3O4‑
PLNA Pickering乳液的温度循环示意图；
[0027]图4是实施例8中Fe3O4‑
PLNA Pickering乳液的磁响应循环示意图；
[0028]图5是实施例9中各类有机油相形成的Pickering乳液数码照片；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三重响应型磁性纳米微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：用共沉淀法制备Fe3O4纳米粒子；S2：制备合成BCSPA链转移剂；S3：通过酯化反应将链转移剂BCSPA接枝在Fe3O4纳米粒子表面制备Fe3O4‑
RAFT；S4：分别通过三步RAFT聚合在Fe3O4纳米粒子表面修饰三嵌段聚合物刷得到三重刺激响应型Pickering乳化剂。2.根据权利要求1所述一种三重响应型磁性纳米微球的制备方法，其特征在于，所述BCSPA链转移剂通过硅胶柱提纯。3.根据权利要求2所述一种三重响应型磁性纳米微球的制备方法，其特征在于，所述提纯试剂为：正庚烷、石油醚、乙酸乙酯、石油醚、乙醚中的一种。4.根据权利要求1所述一种三重响应型磁性纳米微球的制备方法，其特征在于，所述S3中链链转移剂BCSPA与Fe3O4纳米粒子的质量比列为1:1。5.根据权利要求1所述一种三重响应型磁性纳米微球的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李柯燃，戴辉，周太刚，高俊平，郝晶晶，王祎珺，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：