[发明专利]两亲性二元分子刷聚合物及利用其制备纳米石蜡乳液的方法

说明书

技术领域

本发明属于自组装高分子材料领域，具体涉及一种两亲性二元分子刷聚合物及其合成方法，以及由该两亲性二元分子刷聚合物制备得到的纳米石蜡乳液。

背景技术

通常，纳米石蜡乳液的尺寸为50-500 nm，比微米石蜡乳液的尺寸(1-1000 μm )小几个数量级。纳米石蜡乳液相对微米石蜡乳液具有较剧烈的布朗运动，足以克服重力场的影响，不易出现分层和沉降，保持分散状态，抗凝聚能力强。由于纳米石蜡乳液具有特殊纳米效应产生新的特性，纳米石蜡乳液可应用于涂料、人造板材、化妆品、疏水剂、油田、润滑剂等领域。纳米石蜡乳液的尺寸较小，制备难度较大。

目前，纳米石蜡乳液制备技术按能量消耗级别可分为高能乳化法和低能乳化法。低能乳化法比高能乳化法更加实用环保，主要低能乳化法充分利用了体系的化学能，需要很低的能耗就能制备得到十分稳定的纳米石蜡乳液。目前，低能乳化法采用乳液相转变来获得纳米石蜡乳液，主要包括相转变温度法和相转变乳化法。

制备纳米石蜡乳液有四个要素：水、油、表面活性剂和能量。表面活性剂为制备纳米石蜡乳液最重要要素。表面活性剂在纳米石蜡乳液起的主要作用是降低界面张力，Laplace压力随之减小因此破坏液滴的压力减小，同时表面活性剂阻止新形成的液滴间发生聚结。目前，制备纳米石蜡乳液的表面活性剂为小分子表面活性剂。但是，小分子乳化剂制备纳米石蜡乳液很难达到小于300 nm。小分子表面活性剂要使用10~20%以上才能达到较好的乳化作用。小分子表面活性剂最大的缺陷是制备的纳米石蜡乳液的膜薄强度低，易在外面环境的改变下发生破乳现象。为了制备小于300 nm纳米石蜡乳液，通常要使用高分子两亲性聚合物，以乳液自组装方法构筑纳米石蜡乳液。高分子两亲性聚合物通过调控嵌段共聚物的组成成份、各部分重量比及链的长度等来控制纳米石蜡乳液的大小和膜强度。以嵌段共聚物为乳化剂，以石蜡及水进行乳化，可得到结构均一的纳米石蜡乳液。乳液自组装方法可无需添加其他助剂，就能形成稳定的纳米石蜡乳液。但是，目前合成结构复杂及易调节的嵌段共聚物难度较大，条件较为苛刻，限制了自组装方法制备纳米石蜡乳液可调控性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种两亲性二元分子刷聚合物

及其合成方法以及利用聚合物制备纳米石蜡乳液的方法，由于采用两亲性二元分子刷聚合物构筑纳米石蜡乳液，解决小分子乳化剂难制备小粒径纳米石蜡乳液及稳定性差的难题，解决了传统多嵌段共聚物难有效控制和调节纳米石蜡乳液粒径大小的难题。

为了达到上述目的，本发明的两亲性二元分子刷聚合物是这样实现的，其特征在于两亲性二元分子刷聚合物的其通式为：A-g-(B-r-C)，其中A代表聚合物主链，B代表亲油性侧链， C代表亲水性高分子侧链，所述亲油性侧链B和亲水性高分子侧链C随机地接枝在聚合物主链A上；

组成聚合物主链A的聚合物是聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚丙烯酸缩水甘油酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯或聚丙烯酸羟乙酯等中的一种；

组成亲油性侧链B的是十二烷、十八烷、二十烷、二十五烷或三十烷中的一种，亲油性侧链B必须完全与石蜡相容；

组成亲水性高分子侧链C的聚合物是聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸羟乙酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚丙烯酰胺或聚甲基丙烯酸羟丙酯等中的一种。

所述聚合物主链A的聚合度为5-500，亲油性侧链B和亲水性高分子侧链C的聚合度均为5-500，亲油性侧链B和亲水性高分子侧链C接枝率均为5-100%。

为了达到上述目的，本发明的两亲性二元分子刷聚合物的合成方法是这样实现的，其特征在于包括以下步骤：

步骤一 合成聚合物主链A

在聚合物主链A的每个单元上引入叠氮、炔基团等，得到主链聚合物；

步骤二 合成亲油性侧链B，亲水性高分子侧链C

在合成过程中，在亲油性侧链B的末端上引入炔基、叠氮基团等，在亲水性高分子侧链C的末端上引入炔基、叠氮基团等，得到亲水的、亲油的侧链；

步骤三 合成最终产品

将聚合物主链A与相应的一种亲水性高分子侧链C和一种亲油性侧链B混合，在催化剂存在下进行一步反应，得到最终产品即两亲性二元分子刷聚合物；

在本技术方案中，步骤三所述的催化剂可以是以下组合中的一种：硫酸铜与抗坏血酸、溴化亚铜与五甲基二乙烯三胺、溴化亚铜与2,2'-联吡啶等。