[发明专利]表面具有双重性质的无机物片状复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种表面具有双重性质的无机物片状复合材料及其制备方法。

技术背景

自1991年德国de Gennes首次用Janus一词表述无机物颗粒的表面同时具有的不同化学性质以来，表面具有双重性质的微观颗粒的研究成为热点。制备表面同时具有不同化学性质的颗粒，对于分子识别和控制自组装过程非常重要。如果颗粒的一个表面亲水，而另一个表面亲油，那么该材料可以用作油水乳化剂、表面活性剂、泡沫稳定剂、润湿剂等，如果颗粒的表面结合具有对磁、电、光响应的颗粒或化学分子，可用于打印机墨水、医药等领域。

最早de Gennes和他的同事将玻璃微珠的一半浸入清漆中从而使微珠的一半被清漆包覆，另一半仍然保持原表面，那么用硅烷偶联剂处理后，未包覆的表面被改性；但是这种方法难以制备纳米级的具有双重性质的微观颗粒，因为当颗粒太小时，很难确保所有小球都只有部分被包覆，清漆层将很容易淹没整个小球。陆续有人报道在将带电荷的微球分散在水-气界面或液-固界面处，或将微球部分嵌入石蜡介质中，然后进行改性；这些方法都仅具有理论研究的价值，由于要求微观颗粒必须在介质表面单分散，从而限制了大量制备；另外各种复杂的处理方法也带来了很大的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一类表面具有双重性质的无机物片状复合材料，即无机物片状复合材料的不同表面具有不同的化学性质。该无机物片状复合材料的不同表面对电、磁、光具有不同的响应，因而可用于材料领域；该无机物片状复合材料在有机、无机分散相或不同的有机分散相中具有乳化性质，以及该无机物片状复合材料在界面处具有不同的取向。

本发明的再一目的在于提供可以大规模制备表面具有双重性质的无机物片状复合材料的制备方法。不仅可以大量制备正反两面具有不同化学组成的无机物片状复合材料，而且可以设计并按照要求改变无机物片状复合材料的表面组成与性质，即可以根据现实需求进行具有双重性质的无机物片状复合材料的分子设计并生产。

本发明的表面具有双重性质的无机物片状复合材料是由无机物基底与基底上的单层、双层或多层复合的表面化学物质构成，且基底上的正反两面的表面化学物质不相同；所述单层的表面化学物质是由有机化学基团、通过有机化学基团结合的纳米颗粒或通过有机化学基团结合的聚合物构成；所述双层复合的表面化学物质是在通过有机化学基团结合的聚合物的单层结构上，再与纳米颗粒或聚合物进行复合构成双层复合结构；所述的多层复合的表面化学物质是在通过有机化学基团结合的聚合物基础上多次重复吸附不同的聚合物，从而形成多层复合结构；其中：

(a)通过有机化学基团结合的纳米颗粒中有机化学基团与纳米颗粒具有相反的电荷性质；

(b)相邻层的有机化学基团与纳米颗粒、聚合物与纳米颗粒之间具有相反的电荷性质；

(c)所述的多层复合结构中的聚合物相邻两层之间具有相反的电荷性质，复合层数优选不大于20层。所述的多层复合的结构，如：有机化学基团/聚合物A/聚合物B/聚合物C等层层复合而成的。

本发明的表面具有双重性质的无机物片状复合材料的厚度优选大于0μm至小于100μm。

本发明的无机物基底的结构可以是由相同的无机物构成的无机物基底，也可以是由不同无机物构成的多层复合的无机物基底，如：SiO₂/TiO₂/SiO₂等夹层结构。

所述的无机物基底的无机物选自硅、铝、钛、镁、锆、铁、锌、锡、钙的氧化物或氢氧化物等中的一种或一种以上的混合物；无机物中还可以含有钾、钠、锂的氧化物或氢氧化物等中的一种或一种以上的混合物，其含量小于无机物重量的50％。