[发明专利]pH响应性星型高分子乳化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子乳化剂及其制备方法，特别是一种pH响应性星型高分子乳化剂及其制备方法。

背景技术

    乳化剂 (emulsifier) 是能使两种不相溶的液体形成稳定乳液的物质。乳化剂一般来讲是具有双亲性的表面活性剂，亲水基团通常为极性的基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、乙氧基等；而憎水基团通常为较长的碳氢链。另外，微米或纳米级别的固体颗粒也可以用作乳化剂，如粘土颗粒等，此类乳化剂称为Pickering乳化剂，他们必须具备对两相合适的润湿性，形成的乳液通常具有较高的稳定性。

星型高分子，是指三条或三条以上的线性聚合物链（形象的称作“高分子臂”）通过其高分子的一端连接到一个共同的连接点上而形成的“星状”聚合物，是支化拓补结构中最简单的结构之一。具有较小高分子臂数的星型高分子中的连接点通常为一个有机化合物，而具有交联较大高分子臂数的核联星型高分子的连接点为一个小尺寸的、高度交联的聚合物核。其中用作交的核的尺寸必须远小于高分子臂的尺寸，其高分子臂在良溶剂中会很好地舒展开来，使星型高分子具有良好的溶解性。星型高分子的独特结构特点使它们在药物输送、催化、涂层、及流变改良剂等方面有很好的应用。而将其用作乳化剂方面还鲜见于报道。目前，几乎所有的核交联星型高分子的制备是在均相溶液（特别是有机溶液）中制备的，存在制备效率低、样品分散度高及环境污染等缺点。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种pH响应性星型高分子乳化剂。

本发明的目的之二是提供该pH响应性星型高分子乳化剂的制备方法。

本发明考虑到核交联星型高分子的独特结构特点，即其高分子臂的柔性与构象的多重性、以及其纳米级的尺寸（10-50纳米），认为核交联星型高分子可以用作乳化剂来稳定油-水的界面。在油-水的界面上，核交联星型高分子的柔性臂能够使其采用优化的构象与两种液体进行作用，而其纳米级别的尺寸能够使其具有较高的吸附能，增强其在界面上的存在。

本发明采用可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)方法，通过两步来制备核交联星型高分子,第一步为高分子臂的制备；第二步为核交联星型高分子的制备。高分子臂是通过RAFT方法对一些具有一定水溶性的单体，如N,N-二甲基丙烯酰胺（DMA）、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯（PPEGMA）、2-(二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯（DMAEMA）等来聚合形成均聚高分子臂；还可以通过RAFT方法对两种或两种以上的单体，如2-甲氧基丙烯酸酯与聚乙二醇甲醚丙烯酸酯进行共聚来形成共聚的高分子臂。在形成高分子臂后，然后通过在水中的异相聚合交联来形成核交联星型高分子，在该步中，可以选用的间隔单体为N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、苯乙烯等，可选用的交联剂为N,N′-亚甲基双丙烯酰胺、乙二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三（乙二醇基）二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、三（乙二醇基）二甲基丙烯酸酯等。

根据以上反应机理，本实验采用以下反应方案：

一种pH响应性星型高分子乳化剂，其特征在于该高分子乳化剂是具有一定水溶性的单体通过可逆加成-断裂链转移聚合RAFT法，形成聚合度在20～500的高分子线性臂，然后该高分子线性臂通过异相聚合交联剂与间隔单体交联而形成的核交联星型高分子，其中交联剂与间隔单体交联聚合形成核，高分子线性臂为臂；所述的一定水溶性的单体为：丙稀酸类单体或丙烯酰胺类单体；所述的间隔单体为：N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯或苯乙烯；所述的交联剂为：N,N′-亚甲基双丙烯酰胺、乙二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三（乙二醇基）二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯或三（乙二醇基）二甲基丙烯酸酯；其中高分子线性臂、间隔单体和交联剂的摩尔比为1：10：5。