[发明专利]一种纳米SiO2

说明书

本发明公开了一种纳米SiO₂/聚丙烯酸酯雪人状Janus复合乳液及其制备方法。本发明的技术方案为：将十二烷基硫酸钠溶于蒸馏水中，组成乳化剂水溶液；将正硅酸乙酯、二乙烯基苯、十六烷、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯混合，组成混合液，并将乳化剂水溶液加入混合，经过超声，形成预乳液，形成的预乳液倒入三口烧瓶中。过硫酸铵作为引发剂，氨水调节体系pH使正硅酸乙酯发生水解缩聚，最终形成复合乳液。本发明通过控制聚合物内部的交联使得有机无机发生微相分离，得到具有雪人状的两亲性复合乳胶粒。制备工艺简单且可控，为研究两亲性胶体粒子具有重要意义。

技术领域

本发明属于制备纳米复合乳液技术领域，具体涉及一种纳米SiO₂/聚丙烯酸酯雪人状Janus复合乳液的制备方法。

背景技术

有机无机纳米复合微球的形态调控一直是关注热点研究之一。随着不同形貌与结构微球制备研究的深入，其中具有特殊结构Janus粒子引人注目。Janus粒子具有形貌或化学组成的不对称性质。它是由1991年de Gennes教授首次引入，用来展示这种结构粒子的独特的特征和功能。自此，Janus结构的材料因其新颖特殊的微结构，在光学、磁性和表面属性如电荷或极性等方面表现出特殊的优势，日益受到科学界的重视。

Janus粒子由于其形貌多种多样，制备方法也有所不同，大致目前可分为拓扑选择表面改性、诱导相分离、自组装和微流体技术。其中，相分离法是一种简单的和大规模生产Janus结构的聚合物基纳米复合材料的方法。相分离主要基于乳液聚合，并根据聚合方法的不同，可分为种子乳液聚合法和细乳液聚合法。种子乳液聚合法制备Janus粒子，通过聚合物种子的网络驱动实现的。在目前的文献中，线性聚合物种子通常是通过交联剂形成网络交联，并限制了种子的相分离。随后，将相应的单体加入到具有交联网络的聚合物种子中，通过溶胀、加热、聚合等方法得到Janus粒子。但遗憾的是，由于无机粒子既不会膨胀，也不会膨胀，所以这种方法不适合于制备有机无机Janus复合材料。

在细乳液聚合中，将纳米粒子和其他助剂被嵌入到聚合物基体中，以控制无机/聚合物复合材料的形貌，并且只需一步即可，成为制备无机/聚合物Janus复合材料的理想选择。因此受种子乳液中种子网络结构驱动实现Janus粒子制备的启发，本发明采用细乳液聚合过程中的交联驱动制备Janus复合乳胶粒。具体而言，聚合物基质适当的发生交联，使内部产生足够的内应力，而使得无机纳米粒子发生聚集，最终与聚合物基质发生微相分离，制备得到尺寸均一并且粒径较小的纳米SiO₂/聚丙烯酸酯雪人状Janus复合乳液，并用于研究其成膜性能及在成膜当中的自组装行为。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于一种工艺稳定，操作简便，通过细乳液聚合过程中的交联驱动制备得到一种纳米SiO₂/聚丙烯酸酯雪人状Janus复合乳液的方法。

一种纳米SiO₂/聚丙烯酸酯雪人状Janus复合乳液的制备方法，以丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯为聚合单体，在体系中加入交联剂二乙烯基苯，以及正硅酸乙酯为纳米SiO₂的前驱体，通过细乳液聚合过程中的交联驱动得到纳米SiO₂/聚丙烯酸酯雪人状Janus复合乳液。

具体包括以下步骤，

将0.04-0.07g的十二烷基硫酸钠溶于30.0g蒸馏水中，组成乳化剂水溶液；将0.12g-0.25g的正硅酸乙酯、0.15-0.33g的二乙烯基苯、0.12g的十六烷、3.8g的丙烯酸丁酯、2.6g的甲基丙烯酸甲酯混合，组成混合液，并将乳化剂水溶液加入混合，超声10min，形成预乳液，形成的预乳液倒入三口烧瓶中；0.18-0.32g过硫酸铵溶于水中，形成引发剂水溶液。将过硫酸铵水溶液滴加到三口烧瓶中，反应温度75℃，30min滴加完过硫酸铵水溶液后加入氨水，并保温反应4h，冷却至室温即可得到复合乳液。