论文部分内容阅读
Janus粒子是指一类在两个半球表面具有相反化学性质或化学组成的粒子。此种粒子在分子识别和自组装、光生物传感器、界面修饰、电子纸和各向异性的成像探针、太阳能转化、表面活性剂等方面展示出了诱人的应用前景。制备Janus粒子的方法有微流体合成法、电流体喷射法、可控表面成核法、模板向导自组装法、Pickering乳液法、可控相分离法等。目前的研究主要集中在以粒径150nm以上纳米SiO2前体粒子制备亚微米或微米级Janus粒子,本研究以100nm以下的纳米Si O2为前体粒子,采用ARGET-ATRP聚合方法在Pickering乳液中成功制备了Janus纳米粒子。本文利用St（?）ber法制备了粒径大小为100nm以下的单分散球形纳米SiO2。为了制备所需大小尺寸的纳米SiO2微球,实验过程中采用控制变量法,探究了催化剂浓氨水的用量对形成的SiO2微球粒径的影响,并最终确定正硅酸乙酯（TEOS）以及浓氨水用量都为3.00mL的条件下,可得到粒径在100nm以下且形貌为单分散球形的纳米Si O2。然后采用不同用量的改性剂4-（氯甲基）苯基三甲氧基硅烷对Si O2微球表面进行接枝改性,得到纳米硅球引发剂Si O2-Cl,并将未改性和改性后的纳米SiO2微球分别分散在不同极性的溶剂之中,以此来表征改性前后以及改性剂用量对纳米SiO2微球表面极性的影响。研究发现,0.8g纳米SiO2中加入1.00mL改性剂得到的改性硅球Si O2-Cl在苯甲醚中的分散性最佳。将改性硅球SiO2-Cl作为引发剂,在两相体系形成稳定的Pickering乳液条件下,应用ARGET-ATRP聚合法制备了Janus纳米粒子,探究了各影响因素对制备Janus纳米粒子的影响。对比Pickering乳液聚合前和聚合后的稳定性可以发现,聚合后得到Janus纳米粒子的乳液更为稳定,在聚合过程中随着链段的不断增加,乳液黏度变大;其次,W/O型和O/W型的Pickering乳液均能制得Janus纳米粒子,但W/O型乳液聚合制备的Janus纳米粒子的形貌和分散性较好;本文选用的亲、疏水单体分别为甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯（DMAEMA）和甲基丙烯酸叔丁酯（tBMA）,由于不同亲、疏水性单体的反应活性以及化学性质各有不同,在既定反应条件下选择反应活性较高的单体对于聚合反应能否发生具有重要作用,从而直接影响了Janus纳米粒子的形貌和化学性质;改性剂用量决定了纳米硅球在两相界面的区域分布及稳定性,即Pickering乳液的稳定性,而单体用量直接影响到了Janus纳米粒子的分散性,称取上述1.00mL改性后的改性硅球SiO2-Cl 0.1g,聚合时加入2.00 mL DMAEMA亲水单体和3.00 mL tBMA疏水单体,制备的Janus Si O2纳米粒子分散性最好。测试Janus SiO2纳米粒子水分散液表面活性发现,当浓度为0.1g/L时降低表面张力的能力最强。