[发明专利]基于磁性颗粒的开关型乳液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于磁性颗粒的乳液及其制备方法。该乳液是利用树枝状大分子修饰的磁性四氧化三铁颗粒作为乳化剂进行油水乳化，制备磁性颗粒乳液；并通过引入外加磁场，实现乳液在磁响应下的快速破乳，以及循环乳化、破乳。该方法操作简单，磁性颗粒用量少，成本低，可重复利用，绿色环保。

技术领域

本发明属于表面活性剂领域，具体涉及一种基于磁性颗粒的开关型乳液及其制备方法。

背景技术

在表面活性剂分子中引入若干环境敏感基团，当环境因素发生变化时，使表面活性剂内部分子结构在外界环境(温度、无机盐、磁场、pH值、二氧化碳等)的刺激下发生变化，进而通过影响其极性和静电作用力等特性，表面活性剂的表/界面特性发生显著变化，从而实现油水界面的活性可控。

磁响应型表面活性剂是一类新型表面活性剂，这种表面活性剂是一种具有超顺磁性的纳米级颗粒。超顺磁性是指颗粒小于临界尺寸时具有单畴结构的铁磁物质，在温度低于居里温度且高于转变温度时表现为顺磁性特点，但在外磁场作用下其顺磁性磁化率远高于一般顺磁材料的磁化率。超顺磁体的磁化曲线与铁磁体不同，没有磁滞现象。当去掉外磁场后，剩磁很快消失。目前对磁性粒子的研究仅限于其可以作为乳液稳定剂制备Pickering乳液(磁性乳液)，或者使乳液在外加磁场作用下通过磁响应发生破乳，但是对同时实现以上两种功能的研究仍有所欠缺。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种树枝状大分子修饰的超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒(Fe₃O₄@PAMAM磁性颗粒)。

本发明所提供的树枝状大分子修饰的超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒为核壳结构，其核芯为具有超顺磁性的四氧化三铁纳米颗粒，壳层为聚酰胺胺(PAMAM)树枝状分子；所述核芯和壳层通过Si—O键连接。

其中，所述聚酰胺胺(PAMAM)树枝状分子支化代数可为1-3(代数为整数代)。

所述具有超顺磁性的四氧化三铁纳米颗粒的粒径为10-20nm。

本发明的另一个目的是提供上述树枝状大分子修饰的超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒的制备方法。

本发明所提供的树枝状大分子修饰的超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒的制备方法，包括下述步骤：

1)将具有超顺磁性的四氧化三铁纳米颗粒分散在乙醇中，以甲苯为溶剂，加入3-氨丙基三甲氧基硅烷试剂进行反应，得到黑色颗粒；

2)以无水甲醇为溶剂，向所述黑色颗粒中加入丙烯酸甲酯进行反应，得到0.5GPAMAM树枝状分子修饰的磁性颗粒；

3)以无水甲醇为溶剂，向所述0.5G PAMAM树枝状分子修饰的磁性颗粒中加入乙二胺反应，得到1G Fe₃O₄@PAMAM磁性颗粒。

上述步骤1)—3)的反应均在氮气氛围中进行。

上述方法步骤1)中，所述具有超顺磁性的四氧化三铁纳米颗粒与3-氨丙基三甲氧基硅烷试剂的摩尔比为1:(1-3)。

上述方法步骤1)中，所述具有超顺磁性的四氧化三铁纳米颗粒在乙醇中的分散浓度为质量百分比1～4％。

上述方法步骤1)中，所述反应的反应温度为90-130℃，反应时间为6-10小时。

上述方法步骤2)中，所述丙烯酸甲酯的用量为1-5mol。

上述方法步骤2)中，所述反应的反应温度为30-40℃，反应时间为38-45小时。

上述方法步骤3)中，所述乙二胺的用量为3-10mol。

上述方法步骤3)中，所述反应的反应温度为40-50℃，反应时间为48-55小时。