【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米材料，具体涉及一种水/水界面制备的聚合物纳米复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、双水相体系是指两种不同聚合物的水溶液混合物(或者一种聚合物和一种盐的水溶液)，达到一定浓度后发生相分离现象而形成的。双水相体系通常具有较高的粘度、极低的界面张力和优异的生物相容性，被广泛应用于物质的萃取、分离和纯化。通过在两相中引入带有相反电荷的聚电解质，基于两者之间的静电相互作用，可在界面形成凝聚层，实现双水相乳液或者微胶囊的制备。结合3d打印技术可进一步制备具有特定结构的液体管道，模拟血管实现物质传输、细胞培养等功能。但是，双水相体系本质上是一种不混溶的非均相体系，需要通过调节两相基质浓度实现分相，制备过程繁琐。同时，成相基质成本较高、回收困难且具有潜在的生物毒性，基于双水相界面大规模制备组装体及功能材料受到限制。相比于传统不混溶双水相体系，混溶水/水界面有望为制备组装体及功能材料提供一种操作简单、成本低、绿色高效的制备方法。但由于混溶体系中溶剂的快速扩散，难以形成稳定界面，不利于组装体及功能材料的构筑。因此，开发一种能够快速稳定混溶水/水界面，进而制备具有优异机械强度组装体及功能材料的方法至关重要，在材料科学、医学、生物工程等领域具有广阔的应用前景。
技术实现思路
1、为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种水/水界面制备的聚合物纳米复合材料及其制备方法，利用纳米粒子和聚合物在混溶水/水界面的快速原位静电自组装，构筑了具有优异机械强度的聚合物纳米复合凝聚层用以稳定界面，进
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种水/水界面制备的聚合物纳米复合材料制备方法，包括：
4、制备方法一具体步骤如下：
5、s11)将表面带电的纳米粒子充分溶解或分散在超纯水中，配制得到均匀的纳米粒子水溶液；
6、s12)将与纳米粒子带有相反电荷的聚合物充分溶解或分散在超纯水中，配制得到均匀的聚合物水溶液；
7、s13)将步骤s11)和步骤s12)中的纳米粒子水溶液和聚合物水溶液通过微流控芯片的加液通道注入注入微流控芯片内并在微流控芯片的混合通道混合成反应溶液，通过分别调节纳米粒子水溶液流速和聚合物水溶液流速将反应溶液分割成尺寸均匀的微液滴，纳米粒子和聚合物在水/水界面原位形成凝聚层，实现对微液滴的稳定，形成聚合物复合材料颗粒；
8、制备方法二具体步骤如下：
9、s21)将表面带电的纳米粒子充分溶解或分散在超纯水中，配制得到均匀的纳米粒子水溶液；
10、s22)将与纳米粒子带有相反电荷的聚合物充分溶解或分散在超纯水中，配制得到均匀的聚合物水溶液；
11、s23)将注射器与3d打印机联用，将步骤s21)中制得的纳米粒子水溶液作为墨水相置于注射器中并以一定速率挤出至步骤s22)中制得的聚合物水溶液中或将步骤s22)中制得的聚合物水溶液作为墨水相置于注射器中并以一定速率挤出至步骤s21)制得的纳米粒子水溶液中，纳米粒子和聚合物在水/水界面原位形成凝聚层，形成具有初生纤维；随后使用乙醇对初生纤维进行洗涤，干燥后得到具有聚合物复合纤维。
12、上述水/水界面制备的聚合物纳米复合材料制备方法，所述带电纳米粒子为零维球状纳米粒子、一维棒状纳米粒子、一维纤维状纳米粒子和二维层状纳米粒子中的一种或多种，所述零维球状纳米粒子为金纳米粒子、银纳米粒子、铂纳米粒子、二氧化硅纳米粒子、二氧化钛纳米粒子、二氧化铈纳米粒子、二硫化钼纳米粒子、四氧化三铁纳米粒子、聚多巴胺纳米粒子和碳量子点中的一种或多种，所述一维棒状纳米粒子为金纳米棒、银纳米棒、铂纳米棒、氧化锌纳米棒、二氧化锰纳米棒中的一种或多种，所述一维纤维状纳米粒子为银纳米纤维、二氧化钛纳米纤维、纤维素纳米晶、细菌纤维素、甲壳素纳米纤维和纤维素纳米纤维中的一种或多种，所述二维层状纳米粒子为mxene、纳米蒙脱土、氧化石墨烯、水滑石、羟基磷灰石、埃洛石、六方氮化硼、黑磷纳米片和金属-有机框架纳米片中的一种或多种。
13、上述水/水界面制备的聚合物纳米复合材料制备方法，所述聚合物为聚对苯乙烯磺酸钠、壳聚糖、烷基化壳聚糖、壳寡糖、聚乙烯亚胺、聚二烯二甲基氯化铵、聚烯丙基胺盐酸盐、吐温-20、吐温-80、明胶、牛血清白蛋白、麦芽糊精、聚赖氨酸、聚丙烯酸、羧甲基纤维素钠和聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)中的一种或多种。
14、上述水/水界面制备的聚合物纳米复合材料制备方法，所述聚合物的分子量为的分子量为1000～1000000g/mo l。
15、上述水/水界面制备的聚合物纳米复合材料制备方法，在制备方法一中，当所述纳米粒子水溶液的质量浓度为0.1～10wt％且聚合物水溶液的质量浓度为0.1～10wt％时，制得的聚合物复合材料颗粒为中空微胶囊结构的聚合物复合材料颗粒；当所述纳米粒子水溶液的质量浓度大于10wt％且小于或等于50wt％且聚合物水溶液的质量浓度大于10wt％且小于或等于50wt％时，制得的聚合物复合材料颗粒为实心球状聚合物复合材料颗粒；
16、在制备方法二中，当所述纳米粒子水溶液的质量浓度为0.15～15wt％且聚合物水溶液的质量浓度为0.15～15wt％时，制得的聚合物复合纤维为中空纤维；当所述纳米粒子水溶液的质量浓度为16～50wt％且聚合物水溶液的质量浓度为16～50wt％时，制得的聚合物复合纤维为实心纤维。
17、上述水/水界面制备的聚合物纳米复合材料制备方法，所述微流控芯片的微通道结构为t型结构、y型结构、十字交叉结构中的一种。
18、上述水/水界面制备的聚合物纳米复合材料制备方法，纳米粒子水溶液流速为5～100μl/min，聚合物水溶液流速为10～200μl/min。
19、上述水/水界面制备的聚合物纳米复合材料制备方法，所述3d打印的条件为：打印针头直径0.1～5.0mm，墨水相挤出速度30～120ml/min，打印速度300～1200mm/min。
20、上述水/水界面制备的聚合物纳米复合材料制备方法，所述聚合物纳米复合微胶囊/微球尺寸为1～1000μm，聚合物纳米复合纤维直径为1～1000μm，纤维长度大于50cm。
21、一种水/水界面制备的聚合物纳米复合材料，所述水/水界面制备的聚合物纳米复合材料为利用上述制备方法制备得到的聚合物纳米复合材料。
22、本专利技术的技术方案取得了如下有益的技术效果：
23、(1)本专利技术提供了一种基于纳米粒子和聚合物在混溶水/水界面制备聚合物纳米复合材料的方法，无需在水相中添加聚合物或无机盐构筑分相体系，具有操作简单、成本低、绿色高效等优点。同时，纳米粒子和聚合物种类功能多样，易于改性，制备的纳米复合材料有望在力学、热学、光学、电学等方面表现出优异的性能。
24、(2)本专利技术制备的聚合物纳米复合微胶囊/微本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水/水界面制备的聚合物纳米复合材料制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的水/水界面制备的聚合物纳米复合材料制备方法，其特征在于，所述纳米粒子为零维球状纳米粒子、一维棒状纳米粒子、一维纤维状纳米粒子和二维层状纳米粒子中的一种或多种，所述零维球状纳米粒子为金纳米粒子、银纳米粒子、铂纳米粒子、二氧化硅纳米粒子、二氧化钛纳米粒子、二氧化铈纳米粒子、二硫化钼纳米粒子、四氧化三铁纳米粒子、聚多巴胺纳米粒子和碳量子点中的一种或多种，所述一维棒状纳米粒子为金纳米棒、银纳米棒、铂纳米棒、氧化锌纳米棒、二氧化锰纳米棒中的一种或多种，所述一维纤维状纳米粒子为银纳米纤维、二氧化钛纳米纤维、纤维素纳米晶、细菌纤维素、甲壳素纳米纤维和纤维素纳米纤维中的一种或多种，所述二维层状纳米粒子为MXene、纳米蒙脱土、氧化石墨烯、水滑石、羟基磷灰石、埃洛石、六方氮化硼、黑磷纳米片和金属-有机框架纳米片中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的水/水界面制备的聚合物纳米复合材料制备方法，其特征在于，所述聚合物为聚对苯乙烯磺酸钠、壳聚糖、烷基化壳聚糖、壳寡糖、聚乙烯亚胺、聚
4.根据权利要求1所述的水/水界面制备的聚合物纳米复合材料制备方法，其特征在于，所述聚合物的分子量为的分子量为1000～1000000g/mol。
5.根据权利要求1所述的水/水界面制备的聚合物纳米复合材料制备方法，其特征在于，在制备方法一中，当所述纳米粒子水溶液的质量浓度为0.1～10wt％且聚合物水溶液的质量浓度为0.1～10wt％时，制得的聚合物复合材料颗粒为中空微胶囊结构的聚合物复合材料颗粒；当所述纳米粒子水溶液的质量浓度大于10wt％且小于或等于50wt％且聚合物水溶液的质量浓度大于10wt％且小于或等于50wt％时，制得的聚合物复合材料颗粒为实心球状聚合物复合材料颗粒；
6.根据权利要求1所述的水/水界面制备的聚合物纳米复合材料制备方法，其特征在于，所述微流控芯片的微通道结构为T型结构、Y型结构、十字交叉结构中的一种。
7.根据权利要求1所述的水/水界面制备的聚合物纳米复合材料制备方法，其特征在于，纳米粒子水溶液流速为5～100μL/min，聚合物水溶液流速为10～200μL/min。
8.根据权利要求1所述的水/水界面制备的聚合物纳米复合材料制备方法，其特征在于，所述3D打印的条件为：打印针头直径0.1～5.0mm，墨水相挤出速度30～120mL/min，打印速度300～1200mm/min。
9.根据权利要求1或2所述的水/水界面制备的聚合物纳米复合材料制备方法，其特征在于，所述聚合物复合材料颗粒尺寸为1～1000μm，聚合物复合纤维直径为1～1000μm，纤维长度大于50cm。
10.一种水/水界面制备的聚合物纳米复合材料，其特征在于，所述水/水界面制备的聚合物纳米复合材料为利用权利要求1～9中任一所述的制备方法制备得到的聚合物纳米复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种水/水界面制备的聚合物纳米复合材料制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的水/水界面制备的聚合物纳米复合材料制备方法，其特征在于，所述纳米粒子为零维球状纳米粒子、一维棒状纳米粒子、一维纤维状纳米粒子和二维层状纳米粒子中的一种或多种，所述零维球状纳米粒子为金纳米粒子、银纳米粒子、铂纳米粒子、二氧化硅纳米粒子、二氧化钛纳米粒子、二氧化铈纳米粒子、二硫化钼纳米粒子、四氧化三铁纳米粒子、聚多巴胺纳米粒子和碳量子点中的一种或多种，所述一维棒状纳米粒子为金纳米棒、银纳米棒、铂纳米棒、氧化锌纳米棒、二氧化锰纳米棒中的一种或多种，所述一维纤维状纳米粒子为银纳米纤维、二氧化钛纳米纤维、纤维素纳米晶、细菌纤维素、甲壳素纳米纤维和纤维素纳米纤维中的一种或多种，所述二维层状纳米粒子为mxene、纳米蒙脱土、氧化石墨烯、水滑石、羟基磷灰石、埃洛石、六方氮化硼、黑磷纳米片和金属-有机框架纳米片中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的水/水界面制备的聚合物纳米复合材料制备方法，其特征在于，所述聚合物为聚对苯乙烯磺酸钠、壳聚糖、烷基化壳聚糖、壳寡糖、聚乙烯亚胺、聚二烯二甲基氯化铵、聚烯丙基胺盐酸盐、吐温-20、吐温-80、明胶、牛血清白蛋白、麦芽糊精、聚赖氨酸、聚丙烯酸、羧甲基纤维素钠和聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的水/水界面制备的聚合物纳米复合材料制备方法，其特征在于，所述聚合物的分子量为的分子量为1000～1000000g/mol。
5.根据权利要求1所述的水...
【专利技术属性】
技术研发人员：史少伟，刘江，吴战鹏，徐福建，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
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