[发明专利]一种基于支化聚乙烯亚胺和六面体低聚倍半硅氧烷的有机无机杂化纳米粒子及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于支化聚乙烯亚胺和六面体低聚倍半硅氧烷的有机无机杂化纳米粒子及其制备方法，该有机无机杂化纳米粒子由接枝了主体单元的亲水性支化聚乙烯亚胺和客体单元修饰的六面体低聚倍半硅氧烷通过主体单元和客体单元之间的分子识别及利用油/水相界面组装得到；其制备方法简单、成本低，条件温和，解决了常规制备方法无共溶剂的难题，制备的有机无机杂化纳米粒子具有易功能化、对pH敏感性特性，易于通过pH调控粒径大小。

技术领域

本发明涉及一种有机无机杂化纳米粒子，特别涉及一种基于支化聚乙烯亚胺和六面体低聚倍半硅氧烷的有机无机杂化纳米粒子及其制备方法，属于高分子材料领域。

背景技术

聚乙烯亚胺(PEI)主要分为支化聚乙烯亚胺和线型聚乙烯亚胺，其中支化聚乙烯亚胺组份含有三种氨基：伯胺，仲胺和叔胺。它是材料中具有的最高阳离子、高反应性、水溶性三大显著特点。聚乙烯亚胺主要用途由其特殊结构决定，表面带有阳离子的性质在造纸领域中作为阴离子中和剂，提高定着效率、留着率；在粘合剂领域可增强粘合剂的粘结强度；在涂料、油墨领域中，配合使用可加强附着强度。聚乙烯亚胺的机械性能相对较差，如采用聚乙烯亚胺修饰的介孔材料由于在高于100℃时，介孔材料可能会坍塌，导致其应用效果不佳。

有机无机杂化纳米材料是继单组份材料、复合材料、功能梯度材料之后新生的第四代材料，它实现了有机材料和无机材料的分子级别的复合，这种高精度的复合使得该材料具有有机材料或无机材料所不可比拟的特性。主要体现在：有机材料结构引入无机材料，可提高强度；无机材料结构引入有机材料可提高柔韧性。现有的有机无机杂化纳米材料如国内制备的基于PEI的亚胺乙酸型复合螯合材料IAA-PEI/SiO₂对重金属、贵金属及稀土离子具有广泛的强螯合作用，但是其制备方法比较繁琐。乙二胺硅胶功能吸附材料(EDA/SiO₂)对重金属离子回收具有很广的应用前景，但是该材料反应温度、反应时间和乙二胺含量等因素对硅胶上取代反应的影响变化很大，不利于简单制备。多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)是一类笼型结构的有机无机杂化分子，其分子式可表示为(RSiO_1.5)_n(其中R为烷基取代基，n＝6、8、10、12、14等)，当n取8时，是目前研究最常见的一类笼型倍半硅氧烷，其分子呈现稳定的刚性立方体结构，简称为六面体倍半硅氧烷。POSS以其独特的有机无机杂化结构和高结晶的疏水性的特点受到杂化材料领域研究者的青睐。目前，不同功能化的官能团POSS应用于功能材料合成和改性领域当中。

目前，含POSS基的纳米粒子的制备，主要通过自由基聚合、缩聚反应、开环聚合等聚合反应得到POSS/聚合物。PEI/POSS复合纳米粒子，研究比较少，主要是因为传统制备方法难以选用共溶的聚合得到。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的一个目的是在于提供一种通过主体和客体分子识别及油/水相界面组装将亲水性支化聚乙烯亚胺结合六面体低聚倍半硅氧烷(POSS)生成的有机无机杂化纳米粒子，其具有易功能化、对pH敏感等特性，易通过pH调控粒径大小，在高分子材料领域具有潜在应用价值。

本发明的另一个目的是在于提供一种利用主客体化学和界面组装法制备所述基于支化聚乙烯亚胺和POSS的有机无机杂化纳米粒子的方法，该方法流程简单、反应条件温和，易于扩大生产。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种基于支化聚乙烯亚胺和六面体低聚倍半硅氧烷的有机无机杂化纳米粒子，该有机无机纳米粒子由接枝了主体单元的亲水性支化聚乙烯亚胺和客体单元修饰的六面体低聚倍半硅氧烷通过主体单元和客体单元之间的分子识别以及利用油/水相界面组装得到；

所述接枝了主体单元的支化聚乙烯亚胺具有式1结构：

所述客体单元修饰的六面体低聚倍半硅氧烷具有式2结构：

其中，