[发明专利]一种非对称双分区的杂化颗粒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种非对称双分区的杂化颗粒及其制备方法，该颗粒包括响应性聚合物组份和杂化组份，其制备方法包括：将响应性单体和引发剂加入水相中，混合，形成水相混合物；将杂化单体加入油相中，混合，得到油相混合物；将水相混合物加入油相混合物中，加入乳化剂，乳化，然后进行聚合反应，任选冷却；任选地，加入杂原子前驱体进行溶胶凝胶反应；最后进行离心，收集固体沉淀，洗涤，即得到所述杂化颗粒。本发明提供的非对称双分区的杂化颗粒具有环境响应性，同时杂化组份可以结合多种材料，因而在催化、材料、医药等多种领域具有广泛应用前景，其制备方法简便，易控制，具有普适性，适于大批量生产。

技术领域

本发明涉及杂化颗粒，具体涉及一种非对称双分区的杂化颗粒及其制备方法。

背景技术

在材料化学领域，一个物质颗粒可含有两个不同化学组成的分区组份，使得该颗粒同时具备两种组份的性质和功能。例如：颗粒中的一个组份亲水，另一个组份亲油，则该颗粒具有亲水和亲油双重特性，可用作聚合物增溶剂、油水乳化剂、表面活性剂、泡沫稳定剂、润湿剂等。然而迄今为止，制备同时含有两个分区组份的颗粒仍然具有挑战性，其制备方法有限，特别是大量制备一直是个难题。

另一方面，具有环境响应性的化学物质一直广受关注，其可随环境中特定因素的变化而改变自身形态、结构或性质，如聚(N-异丙基丙烯酰胺)具有温度响应性，其在水溶液中当温度低于临界值(约32℃)时，为伸展的链构型，表现为亲水性，当温度高于临界值时，链发生收缩聚集，表现为亲油性。如果将环境响应性物质作为双组份颗粒的一个组份，则所述颗粒也具有相同的环境响应性，可根据环境调节自身的形态及两组份的体积比例，从而执行乳液转变、分子识别、控制自组装等多种功能，在材料、化工、医药、催化、纺织多种领域具有广泛应用前景及价值。

现有技术已制备出具有一定环境响应性的双组份颗粒，如：含有聚苯乙烯和聚丙烯酸双组份的颗粒(F.Tu et al.,JACS,2014,136,9999-10006)具有乳液转变能力和pH响应性，而这种颗粒是通过聚苯乙烯溶涨聚合技术制备的，建立在已有的聚苯乙烯微球的基础上，制备方法复杂，过程不易控制，不适于大量制备，且难以调节颗粒中两种组份的比例，另外，该方法仅限于特定组份颗粒的制备，不具有普适性，不能根据需要制备具有不同组份和性质的颗粒，且该颗粒仅对pH具有响应性，在非溶液环境中应用具有局限性。申请人也报道了通过乳液聚合制备聚丙烯酰胺和聚丙烯酸的双组份变形颗粒(Chem.Commun.,2015,51,2694-2697)。

然而，上述颗粒均为聚合物颗粒，无机组份引入该聚合物将带来新的功能基团和用途，如通过无机组份执行各种功能，如与其它无机材料结合、负载催化剂等。

基于现有技术的上述状况，本发明人对环境响应性聚合物、含有两个分区组份的杂化颗粒及其制备方法进行研究，目的是提供一种两组份比例任意可调、颗粒一个组份的表面具有无机物表面性质、同时另一组份对环境因素具有响应性的非对称双组份的杂化颗粒，同时提供一种简便、普适、适于大批生产的制备方法。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人对含有两个分区组份的颗粒及其制备方法进行了研究，结果发现：可以将具有环境响应性的响应性聚合物组份与含有无机元素的杂化组份结合到同一颗粒的两个分区，使得该颗粒同时具备两组份的性质，在颗粒一个分区具有温度响应性或pH响应性的同时，杂化组份可以执行无机物的功能。另外，采用乳液聚合方法制备所述颗粒，利用乳化剂使两相均匀混合成较为稳定的乳液，在引发剂的作用下发生聚合反应，或者在聚合反应后进一步结合无机物，生成所述非对称双分区的杂化颗粒。该方法一步合成，过程易控制，适用于大批量制备，且具有普适性，易于调节颗粒中不同组份的比例，可根据实际需求制备出组成、结构、性质不同的聚合物双组份杂化颗粒

本发明的目的在于提供以下方面：

(1)一种非对称双分区的杂化颗粒，其中，该颗粒包括响应性聚合物组份和杂化组份；