磁响应双亲制造技术

本发明专利技术属于材料技术领域，具体涉及磁响应双亲

【技术实现步骤摘要】
磁响应双亲Janus纳米颗粒及其制备方法、在表面活性剂和液滴微流控中的应用


[0001]本专利技术属于材料
，具体涉及磁响应双亲
Janus
纳米颗粒及其制备方法
、
在表面活性剂和液滴微流控中的应用
。

技术介绍

[0002]油
‑
水双相反应在有机合成
、
石油加工
、
酶促反应等方面具有重要意义
。
但是，油
‑
水反应的效率受到水和油之间的不混溶性所带来的低反应界面面积的限制
。
因此，形成稳定的乳液，以获得最大的相互作用面积是提高其实用性的必要条件
。
为了形成稳定的乳液，一般将两亲性有机表面活性剂或固体纳米粒子用于稳定油
‑
水界面
。
[0003]目前，常用乳液的生成方法包括机械搅拌
、
高压均质
、
超声乳化等，但是通过这些方法生成的乳液存在尺寸大小分布不均匀等缺点
。
液滴微流控技术是一种新型的乳液生成技术，其具有液滴粒径均一
、
结构多样和单分散性好的特点，并且可以通过组合各种具有不同几何图形的微通道和调控两相流速来精确的调节液滴的尺寸，得到定制粒径的乳液液滴
。
但是，目前通过液滴微流控技术制备乳液液滴使用的表面活性剂绝大多数是分子型两亲性有机表面活性剂，很少用颗粒表面活性剂，这主要是因为普通的颗粒易发生聚集而堵塞通道
。
因此，设计特殊结构的纳米颗粒表面活性剂非常关键
。
[0004]与传统的具有亲水
/
疏水端的有机表面活性剂类似，
Janus
纳米颗粒对于
Pickering
乳液的稳定更为有利，因为
Janus
颗粒的两侧可以分别位于各自的亲合相
(
油或水
)
中以降低热动力能
。
分子两亲性表面活性剂的乳液稳定能力随疏水碳链和亲水离子头的不同而变化
。
传统有机两亲性表面活性剂的亲水
/
疏水比可以通过改变碳链长度来调整
。
相应地，
Janus
颗粒的乳化能力也很大程度上取决于其亲水
/
疏水区域在不同末端的体积比
。
然而，不对称
Janus
纳米颗粒的亲水
/
疏水比的精确调节是相当困难的
。
此外，
Janus
颗粒还可以具备磁响应性
、
红外响应性
、
温度响应等多种性能，所形成的
Pickering
乳液也具备响应特性
。
但是所得到的
Janus
颗粒大多局限于两种不同的组分，且响应性大多通过调节
pH
值或温度获得
。
[0005]到目前为止，已有多种制备
Janus
颗粒的方法，包括液滴微流控技术
、
平面模板法和聚合物分子组装法
。
其中，液滴微流控技术将预先使用微流控芯片得到的含有不同物质的液滴通过光固化或者热固化得到微纳米结构
。
然而，微流控芯片的加工工艺复杂，且为形成含有不同物质的液滴三相流体材料的选择也是比较困难的；除此之外，调控液滴的形成对专业性要求也比较高，所得到的
Janus
颗粒大多数是微米颗粒，难以得到纳米颗粒，这些都限制了其在批量生产和实际应用
。
[0006]平面模板法，即将单层分布粒子的裸露部分进行功能化，而使贴近平面一侧的粒子保持原状
。
但是，功能化单层粒子需要使用昂贵的设备，且得到的
Janus
颗粒基本都是球形的
。
聚合物分子组装法是将不同的嵌段聚合物首先溶解在混合溶剂中，再将其转移至不良溶剂中，嵌段共聚物在蒸发溶剂过程中因溶解度的不同而不对称的析出，形成
Janus
颗
粒
。
然而，作为原料的嵌段共聚物和共溶剂的选择性较少，使得在制备
Janus
颗粒时存在形貌和尺寸调控难度大的缺点
。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术的不足，本专利技术的第一个目的在于提供磁响应双亲
Janus
纳米颗粒的制备方法
,
该制备方法简单
、
生产成本低，且容易调整
Janus
纳米颗粒的尺寸
、
形貌和两亲性比例，能够精确控制
Janus
纳米颗粒的结构，且使
Janus
纳米颗粒含有多种组分，具备多种功能
。
[0008]本专利技术的第二个目的是提供磁响应双亲
Janus
纳米颗粒，该
Janus
纳米颗粒能直接用作固体表面活性剂与液滴微流控中，生成稳定性良好
、
尺寸均匀可调的具有磁性响应的乳液液滴
。
[0009]本专利技术的第三个目的是提供磁响应双亲
Janus
纳米颗在固体表面活性剂中的应用
。
[0010]本专利技术的第四个目的是提供一种
Pickering
乳液的制备方法，使用上述磁响应双亲
Janus
纳米颗粒制备
Pickering
乳液
。
[0011]本专利技术的第五个目的是提供磁响应双亲
Janus
纳米颗粒在液滴微流控中的应用
。
[0012]实现本专利技术的目的之一可以通过采取如下技术方案达到：
[0013]提供磁响应双亲
Janus
纳米颗粒的制备方法，是通过磁性纳米颗粒与单体
、
交联剂聚合得到疏水性的种子颗粒，再通过种子溶胀法将亲水性高分子单体包覆在种子颗粒的一端，最终得到磁响应双亲
Janus
纳米颗粒
。
包括以下步骤：
[0014]种子颗粒的制备：将磁性纳米颗粒
、
单体和交联剂分散于有机溶剂中，然后将得到的混合物加入在极性溶剂中，并在惰性气体氛围下搅拌后，加入引发剂，继续在惰性气体氛围下搅拌，边搅拌边加热反应，然后进行离心分离并洗涤，得到种子颗粒；
[0015]磁响应
Janus
颗粒的制备：将所述种子颗粒分散在含非极性溶剂和碱性溶液的混合液中，再加入亲水性高分子单体，并在常温下进行搅拌反应，然后进行离心分离和洗涤，得到磁响应
Janus
颗粒
。
[0016]本专利技术的磁响应双亲
Janus
纳米颗粒的制备方法，所得到的磁响应双亲
Janus
纳米颗粒的粒径为...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
磁响应双亲
Janus
纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：种子颗粒的制备：将磁性纳米颗粒
、
单体和交联剂分散于有机溶剂中，然后将得到的混合物加入极性溶剂中，并在惰性气体氛围下搅拌后，加入引发剂，继续在惰性气体氛围下搅拌，边搅拌边加热反应，然后进行离心分离并洗涤，得到种子颗粒；磁响应
Janus
颗粒的制备：将所述种子颗粒分散在含非极性溶剂和碱性溶液的混合液中，再加入亲水性高分子单体，并在常温下进行搅拌反应，然后进行离心分离和洗涤，得到磁响应
Janus
颗粒
。2.
根据权利要求1所述的磁响应双亲
Janus
纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述种子颗粒的制备中，所述磁性纳米颗粒包括四氧化三铁和
/
或钡铁氧体；和
/
或所述四氧化三铁的制备：四水合氯化亚铁和六水合氯化铁溶解于盐酸中，并加入氨水，通过共沉淀反应得到纳米颗粒，并加入疏水试剂后搅拌
1h
‑
5h
以对纳米颗粒进行疏水改性，洗涤后得到磁性纳米颗粒四氧化三铁，并将磁性纳米颗粒四氧化三铁分散在辛烷
、
甲苯或环己烷中保存；所述疏水试剂包括油酸
、
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷
、
二甲基十八烷基
[3
‑
三羟基硅丙基
]
氯化铵中的至少一种；所述四水合氯化亚铁与六水合氯化铁的摩尔比为
1:1
‑5；所述四氧化三铁为
γ
晶型，粒径为
8nm
‑
12nm。3.
根据权利要求1所述的磁响应双亲
Janus
纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述种子颗粒的制备中，所述单体包括苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯；和
/
或所述磁性纳米颗粒与所述单体的质量比为
1:2
‑6；和
/
或所述交联剂包括过氧化二异丙苯或二乙烯基苯；和
/
或所述交联剂的用量为所述单体质量的
0.5
％
‑3％；和
/
或所述有机溶剂包括辛烷
、
甲苯或环己烷中的至少一种；和
/
或所述极性溶剂为含有非离子型表面活性剂的水溶液，所述非离子表面活性剂在水溶液中的浓度为
1.2g/L
‑
3.0g/L
，所述非离子型表面活性剂包括
Tween 20、Span 80
或
Triton X
‑
405
中的至少一种；和
/
或所述极性溶剂的用量是所述单体质量的
50
倍
‑
100
倍；和
/
或所述惰性气体包括氮气或氩气；和
/
或所述引发剂包括偶氮二异丁腈的水溶液或过硫酸钾的水溶液；和
/
或所述引发剂的用量是所述单体质量的1％
‑5％；和
/
或所述分散的方式包括超声
、
涡旋或搅拌中的一种；和
/
或然后将得到的混合物分散在极性溶剂中，并在惰性气体氛围下搅拌
0.5h
‑
1h
后，加入引发剂，继续在惰性气体氛围下搅拌
1h
‑
3h
，边搅拌边加热至
60℃
‑
80℃
反应
18h
‑
24h
，然后进行离心分离并依次用水
、
无水乙醇交替洗涤3次，得到种子颗粒；其中，搅拌的速度为
300rpm
‑
900rpm。4.
根据权利要求1所述的磁响应双亲
Janus
纳米颗粒的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢淑婷，王昊宇，水玲玲，金名亮，
申请(专利权)人：肇庆市华师大光电产业研究院，
类型：发明
国别省市：