一種單分散固結(jié)膠束微粒的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種單分散固結(jié)膠束微粒的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]膠體晶體是由直徑在亞微米或納米級(jí)別、尺寸單分散的無機(jī)或聚合物膠體微球，在重力、靜電力或毛細(xì)力等作用下，自組裝形成的二維或三維緊密堆積排列的聚集體(丁敬，等，化學(xué)進(jìn)展，2004，16,321-326.；Xia, Y.; et al.Adv.Mater.2000，12，693-713.)。膠體晶體自誕生起就受到高度關(guān)注，這是因?yàn)?I)它可以作為模型系統(tǒng)研究晶體的生長(zhǎng)和溶化，具有重要的科學(xué)意義(de Villeneuve, V.; et al.Science 2005, 309,1231 ?1233.；Alsayed, A.; et al.Science 2005，309，1207?1210.;Pham，K.; et al.Science 2002，296，104-106.；Zhang, K.; Liuj X.Y.Nature 2004，429，739-743.)。
[2]膠體晶體由于周期性結(jié)構(gòu)而具有能隙，因此具有特定的光學(xué)衍射和光帶隙性質(zhì)，由此可以開發(fā)成重要的非線性光學(xué)材料。膠體晶體可作為光子晶體來使用，特殊的光性質(zhì)使膠體晶體有望用于調(diào)制電磁波的輸運(yùn)(李珩，等，化學(xué)進(jìn)展，2011，23，1060~1068)。(3) 二維膠體晶體是很好的納米器械合成模板，可以誘導(dǎo)功能化的納米微粒在上面自組裝，實(shí)現(xiàn)功能器械化的目的(Yang, S.; Lei, Y.Nanoscale 2011, 3，2768-2782.)0
[0003]制備膠體晶體要求微粒單元具有良好的單分散性，因此迄今依賴于二氧化硅、聚苯乙烯和聚丙烯酰胺微球，以及無機(jī)納米微粒，這些微球或微粒的尺寸在數(shù)百納米直至微米，或者10納米以下，缺乏中間維度的微粒，這限制了膠體晶體在更大程度上的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種單分散固結(jié)膠束微粒的制備方法。本發(fā)明突破了傳統(tǒng)思維，利用表面活性劑自組織成高度單分散性膠束的特點(diǎn)，創(chuàng)新制備方法，引入固化機(jī)制，從而實(shí)現(xiàn)了單分散固結(jié)膠束微粒的制備，使之成為制備新型膠體晶體點(diǎn)陣的新單元。
[0005]為了達(dá)到本發(fā)明目的，采用如下技術(shù)方案:
一種單分散固結(jié)膠束微粒的制備方法:以水難溶的長(zhǎng)烷烴鏈表面活性劑、短烷烴鏈表面活性劑和苯乙烯為原料，先將長(zhǎng)烷烴鏈表面活性劑溶解在共溶劑中，再加入短烷烴鏈表面活性劑和苯乙烯，充分?jǐn)嚢杈鶆?；然后滴加去離子水，驅(qū)使表面活性劑聚集成增溶了苯乙烯的膠束，繼續(xù)加去離子水直至大大過量；最后引發(fā)苯乙烯聚合，形成不同粒徑的單分散且固結(jié)的球狀膠束微粒。
[0006]所述的水難溶的長(zhǎng)烷烴鏈表面活性劑的烷烴鏈碳原子數(shù)為20~28個(gè)，短烷烴鏈表面活性劑的烷烴鏈碳原子數(shù)為10~18個(gè)。
[0007]所述的長(zhǎng)烷烴鏈表面活性劑與短烷烴鏈表面活性劑的摩爾比為1:1~1: 6。
[0008]增溶的苯乙烯的濃度與表面活性劑總濃度的比值為0.1:1至6:1之間。
[0009]所述的共溶劑為甲醇，乙醇，丙醇，或甲醇、乙醇、丙醇與N，N-二甲基甲酰胺的混合物中的一種。
[0010]其中，去離子水的加入量以去離子水在總?cè)軇┲?去離子水和共溶劑)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到80wt%以上為準(zhǔn)。
[0011]本發(fā)明的制備方法不同于單純聚合物微粒的制備，而是直接利用表面活性劑自組織形成的單分散膠束。增溶苯乙烯并加以聚合的目的是為了固結(jié)膠束和調(diào)控尺寸。這種方法可獲得很小的有機(jī)微粒，也免除了單純聚合物微粒制備中去除表面活性劑模板的繁雜手續(xù)。
[0012]本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)是:
1、本發(fā)明先讓水難溶長(zhǎng)烷烴鏈表面活性劑在共溶劑中溶解，在短烷烴鏈表面活性劑配合下，依靠不良溶劑水的加入實(shí)現(xiàn)自組織成為單分散膠束；該方法突破了水難溶長(zhǎng)烷烴鏈表面活性劑研究和應(yīng)用的長(zhǎng)期難題，對(duì)拓展其研究以及實(shí)際應(yīng)用具有重要意義；
2、單分散膠束形成過程中同步加溶了苯乙烯，再利用加溶苯乙烯的聚合來實(shí)現(xiàn)膠束微粒的固結(jié)，同時(shí)借助加溶數(shù)量來調(diào)控膠束微粒的尺寸，一舉兩得。
[0013]說明書附圖
圖1為實(shí)施例1制備的單分散且固結(jié)的球形膠束微粒的透射電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例1
1.將苯乙烯單體用10%的氫氧化鈉溶液洗滌，除去阻聚劑后再用去離子水洗去過量的堿液，用PH試紙檢測(cè)待溶液顯中性后，加入無水硫酸鈉靜置干燥5h ；
2.在20torr壓力和40° C的加熱條件下，對(duì)干燥好的苯乙烯單體進(jìn)行減壓蒸餾處理，純化后的本乙稀單體存在10 C的暗箱中備用；
3.稱取0.04g二十二烷基三甲基溴化銨(C22TABr)、0.07g十六烷基三甲基溴化銨(C16TABr)、0.08g苯乙烯于ImL乙醇溶液中，在30°C恒溫?cái)嚢钘l件下，用蘭格TJ-1A型微量注射泵向溶液中滴加150 μ L去離子水，滴速設(shè)置為20 μ L/min,待溶液充分溶解后繼續(xù)恒溫?cái)嚢?h ；
4.在30°C恒溫?cái)嚢钘l件下，繼續(xù)滴加水至總?cè)軇┲腥ルx子水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80wt%，滴水完畢后將制備好的溶液放入70°C烘箱中預(yù)熱Ih ；
5.在氮?dú)夥毡Ｗo(hù)下，向預(yù)熱好的溶液中加入用量為苯乙烯單體質(zhì)量1%的K2S2O4，在70°C加熱條件下引發(fā)苯乙烯單體聚合，反應(yīng)2h后停止；
所得單分散且固結(jié)的球形膠束微粒如圖1所示，尺寸約為30nm，分散度指標(biāo)為0.10。
[0015]實(shí)施例2
1.苯乙烯單體處理方法同上；
2.稱取0.04g C22TABr、0.07g C16TABr、0.06g苯乙烯于 ImL EtOH溶液中，在 30°C恒溫?cái)嚢钘l件下，用蘭格TJ-1A型微量注射泵向溶液中滴加150 μ L去離子水，滴速設(shè)置為20 μ L/min，待溶液充分溶解后繼續(xù)恒溫?cái)嚢?h ；
3.在30°C恒溫?cái)嚢钘l件下，繼續(xù)滴加水至總?cè)軇┲腥ルx子水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85wt%，滴水完畢后將制備好的溶液放入70°C烘箱中預(yù)熱Ih ；
4.在氮?dú)夥毡Ｗo(hù)下，向預(yù)熱好的溶液中加入苯乙烯單體質(zhì)量1%的K2S2O4，在70°C加熱條件下引發(fā)苯乙烯單體聚合，反應(yīng)2h后停止。
[0016]所得固結(jié)的球形膠束微粒尺寸約為25nm，分散度指標(biāo)為0.10。
[0017]實(shí)施例3
1.苯乙烯單體處理方法同上；
2.稱取0.04g C22TABr、0.07g C16TABr、0.04g苯乙烯于 ImL EtOH溶液中，在 30°C恒溫?cái)嚢钘l件下，用蘭格TJ-1A型微量注射泵向溶液中滴加150 μ L去離子水，滴速設(shè)置為20 μ L/min，待溶液充分溶解后繼續(xù)恒溫?cái)嚢?h ；
3.在30°C恒溫?cái)嚢钘l件下，繼續(xù)滴加水至總?cè)軇┲腥ルx子水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90wt%，滴水完畢后將制備好的溶液放入70°C烘箱中預(yù)熱Ih ；
4.在氮?dú)夥毡Ｗo(hù)下，向預(yù)熱好的溶液中加入苯乙烯單體質(zhì)量1%的K2S2O4，在70°C加熱條件下引發(fā)苯乙烯單體聚合，反應(yīng)2h后停止。
[0018]所得固結(jié)的球形膠束微粒尺寸約為20nm，分散度指標(biāo)為0.10。
[0019]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單分散固結(jié)膠束微粒的制備方法，其特征在于:以水難溶的長(zhǎng)烷烴鏈表面活性齊U、短烷烴鏈表面活性劑和苯乙烯為原料，先將長(zhǎng)烷烴鏈表面活性劑溶解在共溶劑中，再加入短烷烴鏈表面活性劑和苯乙烯，充分?jǐn)嚢杈鶆颍蝗缓蟮渭硬涣既軇┤ルx子水，驅(qū)使表面活性劑聚集成增溶了苯乙烯的膠束，繼續(xù)加去離子水直至過量；最后引發(fā)苯乙烯聚合，形成不同粒徑的單分散且固結(jié)的球狀膠束微粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單分散固結(jié)膠束微粒的制備方法，其特征在于:所述的水難溶的長(zhǎng)烷烴鏈表面活性劑的烷烴鏈碳原子數(shù)為20~28個(gè)，短烷烴鏈表面活性劑的烷烴鏈碳原子數(shù)為10~18個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單分散固結(jié)膠束微粒的制備方法，其特征在于:所述的長(zhǎng)烷烴鏈表面活性劑與短烷烴鏈表面活性劑的摩爾比為1:1~1: 6。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單分散固結(jié)膠束微粒的制備方法，其特征在于:增溶的苯乙烯的濃度與表面活性劑總濃度的比值為0.1:1~6:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單分散固結(jié)膠束微粒的制備方法，其特征在于:所述的共溶劑為甲醇，乙醇，丙醇，或甲醇、乙醇、丙醇與N，N-二甲基甲酰胺的混合物中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單分散固結(jié)膠束微粒的制備方法，其特征在于:去離子水的加入量以去離子水在總?cè)軇┲械馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到80wt%以上為準(zhǔn)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種單分散固結(jié)膠束微粒的制備方法。以水難溶的長(zhǎng)烷烴鏈表面活性劑、短烷烴鏈表面活性劑和苯乙烯為原料，先將長(zhǎng)烷烴鏈表面活性劑溶解在共溶劑中，再加入短烷烴鏈表面活性劑和苯乙烯，充分?jǐn)嚢杈鶆?；然后滴加去離子水驅(qū)使之聚集成增溶了苯乙烯的膠束，繼續(xù)加去離子水直至過量；然后引發(fā)苯乙烯聚合，形成不同粒徑的單分散且固結(jié)的球狀膠束微粒。該單分散固結(jié)膠束微?？勺鳛樾滦湍z體晶體點(diǎn)陣排列的單元，進(jìn)而制備新型膠體晶體功能材料。
【IPC分類】B01J13-00
【公開號(hào)】CN104525066
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510009162
【發(fā)明人】趙劍曦, 徐鑫志, 董文靜
【申請(qǐng)人】福州大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2015年1月9日