[发明专利]一种低成本W/C反相胶束及其反相Pickering乳液聚合的制备方法

说明书

本发明公开了一种低成本W/C反相胶束及其反相Pickering乳液聚合的制备方法，包括以下份额的原材料：亲油性粒子、阴离子表面活性剂、二氧化碳、去离子水、丙烯酸、氢氧化钠、过硫酸铵、N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺，所述亲油性粒子的份额为2～20％，所述阴离子表面活性剂的份额为0.2～3％，所述二氧化碳的份额为40～70％。本发明所述的一种低成本W/C反相胶束及其反相Pickering乳液聚合的制备方法，避免了构建W/C反相胶束中常用含氟、含硅高成本表面活性剂的使用以及对Pickering乳化剂复杂及难控的表面改性过程，是一种真正的Pickering乳化剂和阴离子表面活性剂协同配伍的构建W/C反相胶束的低成本乳化剂体系，避免了大量水和有机溶剂的使用，是一种符合绿色化学原理的聚合过程。

技术领域

本发明涉及W/C反相胶束制备领域，特别涉及一种低成本W/C反相胶束及其反相Pickering乳液聚合的制备方法。

背景技术

固体颗粒可以在不用表面活性剂的情况下被用作乳化剂，研究发现，固体颗粒可以构建高稳定性乳液，固体颗粒稳定的乳液通常被称为Pickering乳液，胶体粒子吸附在液-液界面上，在每一个分散的液滴四周构造一个坚硬的保护壁垒，通过阻止相互靠近的乳液滴聚并来稳定乳液，与常用的表面活性剂稳定的乳液相比，固体颗粒稳定的乳液由于稳定性高、环境友好耐高温等因而具有更广泛的应用价值，Pickering乳化剂的这些特点使得解决高稳定CO2-水乳液的低成本乳化剂成为可能，CO2-水Pickering乳化剂的开发现状如下：CA2765788A1中将CO2和水Pickering乳液(固体稳定的乳液)用作海洋和地质CO2的封存，CO2球粒直径在100-300μm范围中的C/W乳液被成功使用亲水性粒子包括海滩沙子，烟灰，页岩和一种硅酸镁的岩石来构建；此外，由未知大小的球粒组成的W/C乳液被聚四氟乙烯，炭黑和用煤磨成的煤粉所稳定，用作Pickering乳化剂的颗粒的润湿性可以通过表面改性进行调节，表面改性主要通过化学接枝的方法来实现，完全亲水或完全疏水的粒子均不能稳定任何乳液，通过化学接枝在粒子表面形成共价键，调节颗粒表面亲水基团的比例，旨在改变固体粒子的亲水性或疏水性，即改变三相接触角θ的大小，使得颗粒易吸附在两相界面从而稳定乳液，对于SiO2粒子，一般可以用二氯二甲基硅烷(DCDMS)或硅烷偶联剂进行改性，Adkins，Johnston等通过利用(十七氟-1，1，2，2-四氢)三乙基硅烷处理SiO2纳米颗粒，围绕亲水二氧化硅为核心形成多孔交联壳，在其表面形成氟化交联壳以削弱纳米颗粒之间的Hamaker相互作用，使颗粒具有亲二氧化碳性，改性后的颗粒吸附于界面处成功构建W/C乳液，乳液的平均液滴直径低至7.5μm，虽然通过以上表面改性纳米颗粒可以形成稳定的乳液或者泡沫，但是制备工艺比较复杂，反应过程不可控，所以国内外的科学家近来采用表面活性剂和固体颗粒协同作用的方法，采用将表面活性剂物理吸附于固体颗粒表面从而来稳定乳液，这种新的组合使得原本单独作用均不能有效稳定乳液的表面活性剂和颗粒有了新的协同作用，颗粒的存在可以增加乳液的稳定性，而表面活性剂的存在又能降低CO2-水相之间的界面张力，目前，常用的颗粒包括亲水性颗粒与疏水性颗粒，两种颗粒在协同表面活性剂稳定乳液方面略有不同，亲水性颗粒通过静电吸引力，吸附表面活性剂，调节颗粒润湿性，因此需要与带相反电荷离子型表面活性剂协同构建乳液；疏水型纳米颗粒主要通过疏水作用力，吸附表面活性剂，调节颗粒润湿性，部分疏水改性的颗粒一般与阴离子表面活性剂协同构建乳液，采用固体颗粒和表面活性剂协同稳定W/C型反相胶束从未见报道，随着科技的不断发展，人们对于W/C反相胶束制备的制造工艺要求也越来越高。