[发明专利]一种甲基丙烯酰氧基笼形倍半硅氧烷稳定的具有Pickering效应的乳液及其制备

说明书

技术领域

本发明属于乳液聚合制备技术领域，特别涉及一种甲基丙烯酰氧基笼形倍半硅氧烷（MA-POSS）稳定的具有Pickering效应的乳液及其制备方法。

背景技术

笼形倍半硅氧烷（POSS）又叫做多面体笼形倍半硅氧烷，是一类具有类似灯笼结构的倍半硅氧烷的总称。广义上，除了完整的笼形结构倍半硅氧烷以外，还包括部分开笼型倍半硅氧烷。根据POSS中含硅原子数目的多少，又分别简称为T₈-POSS([RSiO_1.5]₈)，T₁₀-POSS([RSiO_1.5]₁₀)和T₁₂-POSS([RSiO_1.5]₁₂)。在以往的应用中，POSS多以物理方式掺杂于聚合物中以改善聚合物的热稳定性、力学性能，降低介电常数，或是以化学封端、悬挂式连接或交联等化学键合方式与聚合物结合。现有技术已经合成出高得率、高纯度的T₈-MA-POSS及T₁₀-MA-POSS和T₁₂-MA-POSS，即甲基丙烯酰氧基笼形倍半硅氧烷，且有相关文章报道，如J.Peng等的文章（J.Peng,K.Xu,H.L.Cai and J.C.Wu,RSC.Advances.,2014,4,7124-7131）和专利CN103214509A-立方形八甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷结晶及其制备方法。

Pickering乳液是指以固体粒子代替传统的化学乳化剂而得到的稳定乳液。固体粒子在油水界面形成一层薄膜，从而阻断了液滴之间的聚集，制得稳定的油/水分散体系。以固体颗粒作为乳化剂时，乳状液的稳定性依赖于固体颗粒的粒径、表面润湿性及固体粒子之间的相互作用，其中颗粒表面的润湿性是最重要的影响因素。与传统表面活性剂稳定的乳液相比较，Pickering乳液具有其自身的优势：（1）可以大大降低乳化剂的用量，减少乳化剂对聚合物性能的可能损害；（2）可实现乳液的快速破乳、成膜；（3）对人体的毒害作用远小于表面活性剂，对环境友好；（4）乳液稳定性强，不易受体系pH值、浓度、温度及油相组成等因素的影响。因此，固体颗粒稳定的乳液在食品、化妆品、医药等领域均有着重要的应用价值。

目前，关于Pickering乳液及具有Pickering效应的乳液聚合的报道多是以二氧化硅（SiO₂）、二氧化钛（TiO₂）、氧化石墨烯（GO）等无机粒子代替或部分代替乳化剂来稳定油/水体系而得到稳定乳液。西北工业大学的CN101704529A-两亲性纳米二氧化硅粉体的制备方法以及采用该粉体制备Pickering乳液的方法描述了一种纳米二氧化硅稳定的W/O Pickering乳液的制备方法。华南理工大学的CN102268839A-Pickering乳液型ASA造纸施胶剂的制备方法涉及一种改性蒙脱石纳米固体微粒作为乳化剂，从而稳定乳液的Pickering乳液的制备。天津科技大学的CN102309943A-一种利用细菌纤维素制备Pickering乳液的方法报道了一种以细菌纤维素作为固体乳化剂稳定乳液制得Pickering乳液的制备方法。纵然如此，但Pickering乳液涉及的无机粒子范围仍较窄。而MA-POSS具有有机无机纳米杂化结构，用它来代替乳化剂而使乳液稳定的文章和专利还未见报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种甲基丙烯酰氧基笼形倍半硅氧烷（MA-POSS）稳定的具有Pickering效应的乳液的制备方法。该方法以MA-POSS部分代替传统乳化剂，从而大大减少乳化剂的用量，制备得到的乳液具有Pickering效应。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的甲基丙烯酰氧基笼形倍半硅氧烷（MA-POSS）稳定的具有Pickering效应的乳液。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种甲基丙烯酰氧基笼形倍半硅氧烷（MA-POSS）稳定的具有Pickering效应的乳液的制备方法，该方法利用MA-POSS与聚合单体在乳化剂作用下，水体系中乳化反应得到预乳液，再通过种子乳液聚合法，在引发剂作用下聚合反应得到具有Pickering效应的乳液。

所述的聚合单体指苯乙烯（St）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）或丙烯酸丁酯（BA）。本发明选用的与MA-POSS聚合的单体不含强酸性或强碱性基团，以避免引起POSS水解而造成笼子结构坍塌而不适合。