[发明专利]锥形Janus颗粒、制备方法与其应用

说明书

本发明公开了锥形Janus颗粒、制备方法与其应用。该锥形Janus颗粒的底面材料是疏水聚合物，由单烯烃类单体聚合而成；侧面材料是亲水性材料，由疏水聚合物进行磺化亲水改性而成、或在疏水聚合物表面接枝亲水性聚合物而成。还可以对该锥形Janus颗粒的侧面进行疏水性改性且对底面进行氨基改性。本发明的锥形Janus颗粒可用于颗粒乳化剂，也可以用于制备材料的表面涂层，特别是疏水表面涂层。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别涉及一种锥形Janus颗粒及其制备方法与应用。

背景技术

Janus是古罗马神话中双面神，自从1991年法国著名科学家de Gennes在其诺贝尔获奖感言中首次用Janus一词描述具有双重性质的颗粒后(P.G.De Gennes,Rev.Mod.Phys.,1992,64,645–648)，这种表面具有双重性质的Janus颗粒就引起了人们极大的研究兴趣。Janus纳米颗粒材料结合了纳米材料独特的表面效应和小尺寸效应，在乳化剂，催化剂，传感器，显示器和纳米马达等诸多方面存在着巨大的应用前景(B.P.Binks,P.D.I.Fletcher.Langmuir 2001,17,4708～4710；N.Glaser,D.J.Adams,A.G.Krausch.Langmuir2006,22,5227～5229；A.Walther,M.Hoffmann and A.H.E.Müller，Angew.Chem.,Int.Ed.,2008,47,711～714；J.Choi,Y.Zhao,D.Zhang,S.Chien andY.H.Lo,Nano Lett.,2003,3,995～1000；G.Wei,S.Sirilak,O.Jahir,W.Joseph.J.Am.Chem.Soc.2011,133,11862～11864)。

目前制备Janus纳米颗粒的方法主要有：1)嵌段共聚物的界面自组装法(R.Erhardt,M.Zhang,A.H.Zettl,C.Abetz,P.Frederik,G.Krausch,V.Abetz,A.H.E.Müller,J.Am.Chem.Soc.,2003,125,3260～3267.)。这种方法可以制备形貌多样的Janus纳米颗粒，但是基于嵌段共聚物的界面自组装法的特点使得这种方法对原料和制备条件要求苛刻，具有很大的局限性。2)微流体法(Z.Nie,W.Li,M.Seo,S.Xu,E.Kmacheva,JAm.Chem.Soc.,2006,128,9408～9412.)。这种方法利用微流体通道，能够制备各种各样的单分散的聚合物微粒，包括球形、棒状、片状等，对颗粒形态的精确控制是微流体技术独特的优势。但是，微流体技术制备的Janus颗粒尺寸较大，而且生产效率低，因此不适合大批量制备。其次，还有表面成核法等(S.Reculusa,C.Poncet-Legrand,A.Perro,E.Duguet,E.Bourgeat-Lami,C.Mingotaud,S.Ravaine,Chem.Mater.,2005,17,3338～3344.)和Pickering乳液辅助表面修饰法(L.Hong,S.Jiang,S.Granick,Langmuir,2006,22,9495～9499.)等。总的来说，Janus颗粒的制备方面主要存在三个方面的关键问题：1)形状上的正态分布性，虽然Janus材料的形貌繁多，但主要集中在球形、棒状、片状、雪人状，而对其他形貌的合成探索匮乏；2)颗粒的Janus性质形成过程上单一性，对于一种本体结构只能使用一种固定的方法进行改性，如接枝、聚合、吸附，而对于一种材料可用多种改性方法的本体材料结构研究很少；3)Janus形状的形成过程固定性，通常一种化学合成方法只能制备出一种Janus结构，对于只使用一种方法可以制备多种Janus结构的化学途径，文献没有报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种锥形Janus颗粒，其形状为锥形，底面材料是疏水聚合物，由单烯烃类单体聚合而成；侧面材料是亲水性材料，由疏水聚合物进行磺化亲水改性而成、或在疏水聚合物表面接枝亲水性聚合物而成。该锥形Janus颗粒由于其特殊的形状，使其可以作为优异的颗粒乳化剂。