一種兩親納米片的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種兩親納米片的制備方法，屬于高分子材料技術領域，包括如下步驟：將氯化膽堿與尿素混合加熱制備氯化膽堿尿素基低共熔溶劑；將苯乙烯、二乙烯苯、偶氮二異丁腈加入高級烷烴溶劑中攪拌溶解得到油相溶劑，其中，二乙烯苯的加入量大于苯乙烯單體質量的5％；將親水單體、十六烷基三甲基氯化銨、油相溶劑加入低共熔溶劑中并攪拌混合、通氣除氧，然后升溫至70℃至少反應6h后再通過破碎離心得到兩親納米片。本發明專利技術無需提前制備嵌段聚合物，且疏水單體與親水單體物理隔絕，使制備的兩親納米片分區明顯，不易團聚；該方法屬于類似常規乳液聚合，一步法制備兩親納米片，制備工藝簡單；產品收率高，易于大批量生產。易于大批量生產。易于大批量生產。

【技術實現步驟摘要】
一種兩親納米片的制備方法


[0001]本專利技術涉及高分子材料
，具體涉及一種兩親納米片的制備方法。

技術介紹

[0002]兩親納米片是歸屬于Janus納米材料的片狀物質，其具有不同組成與化學性質的兩部分，其一面組成為疏水材料、另一面為親水材料，具有兩親的性質。并且因為兩親納米片縱向尺寸為納米級，故其也具有較大的比表面積、較高的縱橫比、豐富的活性位點以及較高的柔軟性，這些特性賦予了兩親納米片獨特的性能。
[0003]現階段，由于兩親納米片的成分的不均一性，使其大量制備或者是工業化生產造成巨大困難。科研工作者已經對兩親納米片的大批量生產進行了廣泛而深入的研究，但是卻存在許多問題。首先，兩親納米片都由兩親嵌段聚合物交聯制備而成的，由于嵌段聚合物無法做到其疏水鏈與親水鏈的完全分開，所以其制備的納米片并非完全一面親水一面疏水，而是兩面都存在親水部分與疏水部分，分區不明顯。其次，其分區親水部分與疏水部分不明顯導致其很容易團聚。這對兩親納米片的應用是及其不利的。最后，兩親納米片的大量制備都涉及嵌段聚合物制備，脫水，交聯步驟。步驟較為繁瑣，且需要精確控制每一步的產品的制備，這樣就給工業化生產加大了難度。
[0004]根據過往研究人員對其納米片制備方法的探索及研究。實驗室小批量制備分區明顯兩親納米片制備方法大致可以分為以下五種；模板法、溶膠
?
凝膠法、自組裝法、界面反應法、剝離法。但是這些方法在工業化生產上都具有較大的限制；模板法首先會涉及到納米片狀模板的制備，其次反應構建具有挑戰性，都將嚴重影響兩親納米片的產率，顯然不利于工業化生產；溶膠
?
凝膠法、界面反應法一般是在油水界面處發生硅烷偶聯劑的水解反應，極易導致乳液的破乳，從而使納米片的制備發生中斷，并且不易控制，極大增加了工業化操作；自主裝、剝離法法雖然步驟簡單，但是在實驗室少量制備過程中，其重現性不好，過程可控制性差，故其工業化和大批量生產不太現實。故開發一種具有反應選擇普適性，過程控制容易的兩親納米片制備方法仍然是一個巨大挑戰。

技術實現思路

[0005]鑒于此，為了解決上述問題中的至少一個，本專利技術提供了一種兩親納米片的制備方法，本專利技術制備工藝簡單、產品收率高，本專利技術的技術方案如下：
[0006]一種兩親納米片的制備方法，包括如下步驟：
[0007]S1、制備氯化膽堿尿素基低共熔溶劑：將氯化膽堿與尿素混合加熱制備氯化膽堿尿素基低共熔溶劑。
[0008]S2、制備油相溶劑：將苯乙烯、二乙烯苯(交聯劑)、偶氮二異丁腈加入高級烷烴溶劑中攪拌溶解得到油相溶劑，其中，二乙烯苯的加入量大于苯乙烯單體質量的5％，小于等于5％所得到的產物為團狀顆粒，非納米片；偶氮二異丁腈的加入量為常規乳液聚合加入量，比如為苯乙烯和二乙烯苯總質量的1％。
[0009]S3、制備兩親納米片：將親水單體、十六烷基三甲基氯化銨、步驟S2制備的油相溶劑加入步驟S1制備的氯化膽堿尿素基低共熔溶劑中并攪拌混合、通氣除氧，然后升溫至70℃至少反應6h，然后進行超聲破碎離心即可得到兩親納米片。其中，親水單體的質量不應超過所使用低共熔溶劑質量的20％。親水單體質量過高，親水單體尤其是丙烯酸、丙烯酰胺將會優先聚合使反應體系形成凝膠，無法繼續與疏水單體在界面進行聚合。
[0010]步驟S1中，氯化膽堿脫水屬于常規操作，具體操作參數可以根據實際情況調整，此處不再詳述，氯化膽堿與尿素混合加熱。
[0011]步驟S1中氯化膽堿與尿素的配比會影響步驟S3反應的進行，氯化膽堿與尿素的摩爾配比應該在1：1到1：3之間，過高或過低都會使其所形成的低共熔溶劑溶點高于50℃,不利于單體的溶解與混合。
[0012]步驟S2中，高級烷烴溶劑主要用于溶解苯乙烯、二乙烯苯(交聯劑)、偶氮二異丁腈，作為本專利技術的一種具體實施方式，高級烷烴溶劑為十二烷、十四烷、十六烷中的任意一種。高級烷烴與苯乙烯，二乙烯苯總體積比應大于3：1，高級烷烴于可聚合疏水物質的體積比太小導致所制得中空微球的壁厚太大，無法破碎成納米片。
[0013]作為本專利技術的一種具體實施方式，十六烷基三甲基氯化銨加量應在低共熔溶劑質量的0.05％～0.1％范圍之內。過高會使所制備的微球粒徑過小，導致其無法破碎成納米片，過低使體系無法形成乳液，導致所得到的產品為不規則形狀。
[0014]作為本專利技術的一種具體實施方式，親水單體可以為丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨中的任意一種，但不局限于這三種可聚合親水單體。
[0015]作為本專利技術的一種具體實施方式，親水單體與苯乙烯摩爾比應大于1：1，但不超過步驟S3中親水單體的最大值。體系親水單體過低，將會降低納米片親水部分所占比例。
[0016]本專利技術的技術效果在于：
[0017]本專利技術以含親水單體的氯化膽堿尿素基低共熔溶劑作為反應非水溶劑，與含疏水單體(苯乙烯)的疏水溶劑在低共熔溶劑相油相界面發生界面聚合反應，由于低共熔溶劑的具有大量氫鍵的特性，不同于常規的油水界面反應得到球狀顆粒，這種低共熔溶劑相油相界面聚合可以得到中空微球，然后簡單超聲破碎即可得到片狀結構，具有以下有點：
[0018](1)反應中該法無需提前制備嵌段聚合物，且疏水單體與親水單體物理隔絕，使制備的兩親納米片分區明顯，不易團聚。
[0019](2)該方法屬于類似常規乳液聚合，一步法制備兩親納米片，制備工藝簡單。
[0020](3)產品收率高，現有案例中收率大于60％，易于大批量生產。
附圖說明
[0021]圖1是本專利技術實施例1兩親納米片的SEM圖，其中，圖1a是實施例1破碎前中空微球形貌圖，圖1b、圖1c為實施例1破碎后片狀產物形貌圖；
[0022]圖2是本專利技術實施例2兩親納米片的SEM圖，其中，圖2a是實施例2破碎前中空微球形貌圖，圖2b、圖2c為實施例2破碎后片狀產物形貌圖；
[0023]圖3是本專利技術實施例3兩親納米片的SEM圖，其中，圖3a是實施例3破碎前中空微球形貌圖，圖3b、圖3c為實施例3破碎后片狀產物形貌圖；
[0024]圖4是本專利技術對比例1產品的SEM圖；
[0025]圖5是本專利技術對比例2產品的SEM圖；
[0026]圖6是本專利技術對比3產品的SEM圖；
[0027]圖7是本專利技術對比例4產品的SEM圖；
[0028]圖8是本專利技術實施例1兩親納米片的SEM
?
EDS譜圖，其中，圖8a是實施例1能譜點掃圖，圖8b是示例1光滑面能譜點掃得到樣品所含元素圖、圖8c是實施例1粗糙小球面能譜點掃得到樣品所含元素圖；
[0029]圖9是本專利技術實施例2兩親納米片的SEM
?
EDS譜圖，其中,圖9a是實施例2能譜點掃圖，圖9b是實施例2光滑面能譜點掃得到樣品所含元素圖；
[0030]圖10是本專利技術實施例3兩親納米片的SEM
?
EDS譜圖，其中，圖10a是實施例3能譜點掃圖，圖10b是實施例3光本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種兩親納米片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、制備低共熔溶劑：將氯化膽堿與尿素混合加熱制備氯化膽堿尿素基低共熔溶劑；S2、制備油相溶劑：將苯乙烯、二乙烯苯、偶氮二異丁腈加入高級烷烴溶劑中攪拌溶解得到油相溶劑，其中，二乙烯苯的加入量大于苯乙烯單體質量的5％；S3、制備兩親納米片：將親水單體、十六烷基三甲基氯化銨、油相溶劑加入低共熔溶劑中并攪拌混合、通氣除氧，然后升溫至70℃至少反應6h后再通過破碎離心得到兩親納米片，其中，親水單體的質量不大于低共熔溶劑質量的20％。2.根據權利要求1所述的一種兩親納米片的制備方法，其特征在于，所述氯化膽堿...

【專利技術屬性】
技術研發人員：段明，徐義楠，方申文，吳剛，李新亮，
申請(專利權)人：西南石油大學，
類型：發明
國別省市：