[发明专利]通过两相界面组装的JANUS颗粒制备

说明书

本文公开了一种Janus颗粒，所述Janus颗粒包括：核无机光催化颗粒，所述核无机光催化颗粒具有带有第一区域和第二区域的表面和50nm至10nm的平均直径；以及易于光降解的低表面能有机涂层，所述涂层共价键合至当存在时所述核无机光催化颗粒的表面。本文还公开了一种制造所述颗粒的方法。

技术领域

本发明涉及包括核无机光催化颗粒的Janus颗粒，制造所述颗粒的方法，以及所述颗粒在防晒剂制剂中的用途。

背景技术

在本说明书中先前公开的文献的列表或讨论不应当必然地被认为是承认文献是现有技术的一部分或公知常识。

自1991年由De Gennes的不对称或Janus颗粒的概念化以来，不对称或Janus颗粒的生成一直是感兴趣的领域。这样的颗粒在其表面上或整个其核中包含两种(或更多种)不同的化学或物理特性。这样的颗粒的不对称性传达了方向性，这有助于其根据所处的环境进行自组装。相比之下，均匀颗粒中通常不存在这样的方向性。

Janus颗粒可以自底向上地合成，或者可以将现有的颗粒改性变成Janus状，即经由自上而下的方法。已经设想了获得Janus颗粒的许多方法，并且这些颗粒可以由聚合组分或无机组分，或者有时两者构成(Hu,J.et al.,Chem.Soc.Rev.2012,41,4356-4378)。直观的改性方法可以基于拓扑选择性(toposelective)表面改性，并且这是在许多其他方法中的制造Janus颗粒的方法(Perro,A.et al.,J.Mater.Chem.2005,15,3745-3760)。还已经设想了各种策略，诸如临时掩蔽、微接触印刷、沿界面与反应性介质部分接触以及使用反应性定向通量或场。

制造Janus颗粒的现有技术主要涉及掩蔽，该掩蔽保护颗粒的一个区，而使另一区经受改性。众所周知的技术涉及石蜡掩蔽，其能够在单批中生产克量的Janus颗粒(US20080234394 A1)。在这种方法中，皮克林(Pickering)乳液是由二氧化硅颗粒和石蜡制成的，它们起着掩蔽表面的作用，并且仅使颗粒的暴露区能够被氨丙基硅烷(APS)改性。证明表面活性剂的掺入和浓度控制必须精确，因为它可影响经受改性的颗粒区的量(Jiang,S.；Granick,S.,Langmuir 2008,24,2438-2445)。但是，这样的技术需要使用掩蔽剂(mask)，这是在加工中必须去除的额外的组分。

由Takahara等人设想了不需要额外的掩蔽表面的方法，该方法涉及颗粒-颗粒掩蔽(Takahara,Y.K.et al.,J.Am.Chem.Soc.2005,127,6271-6275)。该方法依赖于在不互溶的水-甲苯体系中二氧化硅颗粒的团聚，以用正十八烷基三甲氧基硅烷部分改性颗粒的暴露表面，同时使团聚的表面保持不接触。但是，添加限定的少量的水以促进二氧化硅颗粒的紧密聚集需要精确控制反应条件，并且对于大规模生产是不可行的。因此，在Janus颗粒的合成中的主要困难是以高产率和颗粒均匀性来实现大规模生产。

鉴于以上，仍然需要开发更有效地以高产率生产Janus颗粒，并且同时实现高颗粒均匀性和单分散性的新的合成方法。更重要的是，这些方法必须是稳健的、有成本效益的且通用的，使得可以容易实现具有各种形态的Janus颗粒。

发明内容

如上所述，仍然需要改进的Janus颗粒及其制造方法。

因此，在本发明的第一方面，公开了Janus颗粒，所述Janus颗粒包括：

核无机光催化颗粒，所述核无机光催化颗粒具有带有第一区域和第二区域的表面和50nm至10μm的平均直径；以及

易于光降解的低表面能有机涂层，所述涂层共价键合至当存在时所述核无机光催化颗粒的表面，其中：

所述低表面能有机涂层完全涂覆所述第一区域的整个表面，并且所述第二区域未被涂覆或由已部分或完全降解的所述低表面能有机涂层涂覆，使得所述第一区域显示疏水/亲油或双疏特性，并且所述第二区域显示两亲特性。