本发明专利技术公开了一种制备有机/无机杂化Janus颗粒的方法。该方法，包括下述步骤：1)将聚合物中空球形颗粒分散在水中，得到种子乳液；2)将硅烷偶联剂乳液加入种子乳液中，在机械搅拌下进行聚合反应，并产生相分离得到Janus颗粒乳液；所述硅烷偶联剂乳液中包括硅烷偶联剂单体和聚合反应引发剂。3)将步骤2)获得的Janus颗粒乳液喷雾干燥法或者冷冻干燥法得到有机和无机部分分离的Janus颗粒。本发明专利技术的方法制备的Janus颗粒结构可精确控制，有机部分和无机部分比例可调，反应简单，可批量生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种有机/无机杂化Janus颗粒的制备方法；特别涉及一种有机/无机杂化Janus颗粒的可控批量制备方法。
技术介绍
人类社会的发展历程，始终是以材料为主要标志，新材料在推动社会进步中起着至关重要的作用。Janus材料是一类具有特殊微结构和功能性质的新材料，近年来，由于其独特的结构和双重性能以及广泛的应用前景，已成为材料领域中一个崭新的研究热点。Janus材料是指具有Janus结构的特殊新材料，广义上讲，只要存在不对称中心的颗粒都可称为Janus颗粒，不仅可是结构形貌上的不对称，还可以是组成性质上的不对称。基于此特殊性质，Janus颗粒为人们进一步设计新型颗粒乳化剂、多相催化剂、研究用于驱动纳米机器的纳米马达、以及作为构筑单元组装成超结构等都提供了极为理想的科研平台，在物理、化学、生物等领域有着极为广泛的应用前景，从而对促进新材料发展起着至关重要的作用。1985年，Lee等通过种子乳液聚合技术制得不对称的聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯颗粒(ChoI,LeeKW.Morphologyoflatex-particlesformedbypoly(methylmethacrylate)-seededemulsionpolymerizationofstyrene.JApplPolymSci,1985,30(5):1903–1926)。随后Casagrande等将玻璃珠部分嵌入到纤维素膜中，并对暴露在膜外的部分进行亲油改性，去除膜后制得双亲性的玻璃珠(CasagrandeC,VeyssieM.Janusbeads––Realizationand1stobservationofinterfacialproperties.ComptesRendusLAcadSciSerI,1988,306(20):1423–1425；CasagrandeC,PFE,VeyssiéM.Janusbeads––Realizationandbehavioratwateroilinterfaces.EurophysLett,1989,9(3):251–255)。1991年，法国著名科学家deGennes在其诺贝尔获奖致辞中首次用“Janus”这词描述那些具有双重性质的颗粒，并将这些颗粒组装成的膜形象称为“会呼吸的皮肤”，因为颗粒间存在一定的间隙，能够为内外环境的传质甚至反应等提供条件。deGennes的演说引发了Janus材料的研究兴趣，目前“Janus”这词已广泛用来描述那些有Janus结构的胶束、树状大分子和硬质颗粒等(A.Perro,S.Reculusa,S.Ravaine,E.B.Bourgeat-Lami,E.Duguet,DesignandsynthesisofJanusmicro-andnanoparticles.J.Mater.Chem,2005,15(35-36):3745-3760)。近30年来,Janus材料得到了高速发展,展示了诸多新颖性质和诱人的应用前景,在相关材料的制备方法和性能研究方面取得了重要进展。MasayoshiOkubo课题组制备了具有“蘑菇状”Janus粒子：首先，通过内相分离获得不对称分相的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/聚(苯乙烯-甲基丙烯酸-[2-(2-溴异丁酰)]乙酯)(PMMA/(P(S-BEIM))聚集体。第二步，通过PMMA/(P(S-BEIM))的原子转移自由基聚合，将单体甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DM)接枝于含有大单体侧面的聚集体上，从而形成“蘑菇”状PMMA/P((-BEIM)－graft－poly(DM)Janus粒子。这一微球具有因含有对酸碱敏感的二甲氨基，使得该Janus粒子具有pH敏感性(TanakaT,OkayamaM,KitayamaY,etal.Preparationof“mushroom-like”Janusparticlesbysite-selectivesurface-initiatedatomtransferradicalpolymerizationinaqueousdispersedsystems[J].Langmuir,2010,26(11):7843-7847)。Muller课题组利用三嵌段聚合物，一半为聚苯乙烯、一半为聚甲基丙烯酸甲酯的Janus特征粒子。依此为基础，该课题组通过对上述所得到Janus粒子表面PMMA进行水解，获得了具有双亲性的Janus特征胶束(ErhardtR,ZhangM,BkerA,etal.AmphiphilicJanusmicelleswithpolystyreneandpoly(methacrylicacid)hemispheres[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety,2003,125(11):3260-3267)。基于类似的方法，Robert等利用层层组装与微压印相结合也得到了Janus特征微囊泡(LiZ,LeeD,RubnerMF,etal.Layer-by-layerassembledJanusmicrocapsules[J].Macromolecules,2005,38(19):7876-7879)。GeZhishen等人将温敏性聚异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)和聚乙二酸二乙二醇脂(PDEA)连接与环糊精分子(CD)上，获得了刺激性双亲性Janus型(PDAE)7-CD-(PNIPAM)14星状共聚物。这种共聚物是基于β-CD-(β-环糊精)衍生物结合原子转移自由基聚合和点击反应(clickreactions)实现的(PradhanS,BrownL,KonopelskiJ,etal.Janusnanoparticles:reactiondynamicsandNOSECharacterization[J].JournalofNanopartilceResearch,2009,11(8):1895-1903)。具有特殊微结构的Janus材料由于在单个粒子上实现了两种不同甚至相反性质的集成与统一，已成为目前材料科学领域的研究热点，然而复杂的结构决定了其制备方法的特殊性，各种制备方法尽管已报道很多，但现存制备Janus材料的方法仍然存在问题。例如：最常用的界面保护法虽能实现Janus材料结构精确控制，但难以批量化生产；微流体法制备的Janus材料组成严格分区且形态多样，但尺寸较大，无法获得亚微米甚至纳米尺度的材料；模板法过程复杂，制备效率低。目前易于批量化生产的方法是相分离法和界面成核法，但制备的Janus材料难以实现化学组成的严格分区和微结构的精本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备有机/无机杂化Janus颗粒的方法，包括下述步骤：1)将聚合物中空球形颗粒分散在水中，得到种子乳液；2)将硅烷偶联剂乳液加入种子乳液中，在机械搅拌下进行聚合反应，并产生相分离得到Janus颗粒乳液；所述硅烷偶联剂乳液中包括具有双键的硅烷偶联剂单体和聚合反应引发剂；3)将步骤2)获得的Janus颗粒乳液喷雾干燥法或者冷冻干燥法得到有机和无机部分分离的Janus颗粒。
【技术特征摘要】
1.一种制备有机/无机杂化Janus颗粒的方法，包括下述步骤：
1)将聚合物中空球形颗粒分散在水中，得到种子乳液；
2)将硅烷偶联剂乳液加入种子乳液中，在机械搅拌下进行聚合反应，并
产生相分离得到Janus颗粒乳液；所述硅烷偶联剂乳液中包括具有双键的硅烷
偶联剂单体和聚合反应引发剂；
3)将步骤2)获得的Janus颗粒乳液喷雾干燥法或者冷冻干燥法得到有机
和无机部分分离的Janus颗粒。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述聚合物中空球形颗粒
为聚苯乙烯中空球形颗粒；所述聚合物中空球形颗粒优选为纳米级线型聚苯
乙烯中空球形模板颗粒、微米级线型聚苯乙烯中空球形模板颗粒或纳米级聚苯
乙烯中空球形模板颗粒中的一种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述具有双键的硅烷
偶联剂单体为3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧硅烷。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂乳液为由具
有双键的硅烷偶联剂单体、聚合反应引发剂、表面活性剂和水混匀得到的乳液。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂乳液中所述
硅烷偶联剂的质量百分含量为8％-17％、所述聚合反应引发剂的质量百分含量
为0.8‰-1.8‰、表面活性剂的质量百分含量为0.6‰-1.7‰，余量为水。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂乳液中所述
聚合反应引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵和偶氮二异丁基脒盐酸盐中的一种；所
述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种或它们的任意组合。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述这步骤1)中，所述种
子乳液的固含量为4％-8％。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂乳液由下
述质...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙怡菁，张成亮，杨振忠，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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