一种两亲纳米片的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种两亲纳米片的制备方法，属于高分子材料技术领域，包括如下步骤：将氯化胆碱与尿素混合加热制备氯化胆碱尿素基低共熔溶剂；将苯乙烯、二乙烯苯、偶氮二异丁腈加入高级烷烃溶剂中搅拌溶解得到油相溶剂，其中，二乙烯苯的加入量大于苯乙烯单体质量的5％；将亲水单体、十六烷基三甲基氯化铵、油相溶剂加入低共熔溶剂中并搅拌混合、通气除氧，然后升温至70℃至少反应6h后再通过破碎离心得到两亲纳米片。本发明专利技术无需提前制备嵌段聚合物，且疏水单体与亲水单体物理隔绝，使制备的两亲纳米片分区明显，不易团聚；该方法属于类似常规乳液聚合，一步法制备两亲纳米片，制备工艺简单；产品收率高，易于大批量生产。易于大批量生产。易于大批量生产。

【技术实现步骤摘要】
一种两亲纳米片的制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种两亲纳米片的制备方法。

技术介绍

[0002]两亲纳米片是归属于Janus纳米材料的片状物质，其具有不同组成与化学性质的两部分，其一面组成为疏水材料、另一面为亲水材料，具有两亲的性质。并且因为两亲纳米片纵向尺寸为纳米级，故其也具有较大的比表面积、较高的纵横比、丰富的活性位点以及较高的柔软性，这些特性赋予了两亲纳米片独特的性能。
[0003]现阶段，由于两亲纳米片的成分的不均一性，使其大量制备或者是工业化生产造成巨大困难。科研工作者已经对两亲纳米片的大批量生产进行了广泛而深入的研究，但是却存在许多问题。首先，两亲纳米片都由两亲嵌段聚合物交联制备而成的，由于嵌段聚合物无法做到其疏水链与亲水链的完全分开，所以其制备的纳米片并非完全一面亲水一面疏水，而是两面都存在亲水部分与疏水部分，分区不明显。其次，其分区亲水部分与疏水部分不明显导致其很容易团聚。这对两亲纳米片的应用是及其不利的。最后，两亲纳米片的大量制备都涉及嵌段聚合物制备，脱水，交联步骤。步骤较为繁琐，且需要精确控制每一步的产品的制备，这样就给工业化生产加大了难度。
[0004]根据过往研究人员对其纳米片制备方法的探索及研究。实验室小批量制备分区明显两亲纳米片制备方法大致可以分为以下五种；模板法、溶胶
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凝胶法、自组装法、界面反应法、剥离法。但是这些方法在工业化生产上都具有较大的限制；模板法首先会涉及到纳米片状模板的制备，其次反应构建具有挑战性，都将严重影响两亲纳米片的产率，显然不利于工业化生产；溶胶
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凝胶法、界面反应法一般是在油水界面处发生硅烷偶联剂的水解反应，极易导致乳液的破乳，从而使纳米片的制备发生中断，并且不易控制，极大增加了工业化操作；自主装、剥离法法虽然步骤简单，但是在实验室少量制备过程中，其重现性不好，过程可控制性差，故其工业化和大批量生产不太现实。故开发一种具有反应选择普适性，过程控制容易的两亲纳米片制备方法仍然是一个巨大挑战。

技术实现思路

[0005]鉴于此，为了解决上述问题中的至少一个，本专利技术提供了一种两亲纳米片的制备方法，本专利技术制备工艺简单、产品收率高，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种两亲纳米片的制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1、制备氯化胆碱尿素基低共熔溶剂：将氯化胆碱与尿素混合加热制备氯化胆碱尿素基低共熔溶剂。
[0008]S2、制备油相溶剂：将苯乙烯、二乙烯苯(交联剂)、偶氮二异丁腈加入高级烷烃溶剂中搅拌溶解得到油相溶剂，其中，二乙烯苯的加入量大于苯乙烯单体质量的5％，小于等于5％所得到的产物为团状颗粒，非纳米片；偶氮二异丁腈的加入量为常规乳液聚合加入量，比如为苯乙烯和二乙烯苯总质量的1％。
[0009]S3、制备两亲纳米片：将亲水单体、十六烷基三甲基氯化铵、步骤S2制备的油相溶剂加入步骤S1制备的氯化胆碱尿素基低共熔溶剂中并搅拌混合、通气除氧，然后升温至70℃至少反应6h，然后进行超声破碎离心即可得到两亲纳米片。其中，亲水单体的质量不应超过所使用低共熔溶剂质量的20％。亲水单体质量过高，亲水单体尤其是丙烯酸、丙烯酰胺将会优先聚合使反应体系形成凝胶，无法继续与疏水单体在界面进行聚合。
[0010]步骤S1中，氯化胆碱脱水属于常规操作，具体操作参数可以根据实际情况调整，此处不再详述，氯化胆碱与尿素混合加热。
[0011]步骤S1中氯化胆碱与尿素的配比会影响步骤S3反应的进行，氯化胆碱与尿素的摩尔配比应该在1：1到1：3之间，过高或过低都会使其所形成的低共熔溶剂溶点高于50℃,不利于单体的溶解与混合。
[0012]步骤S2中，高级烷烃溶剂主要用于溶解苯乙烯、二乙烯苯(交联剂)、偶氮二异丁腈，作为本专利技术的一种具体实施方式，高级烷烃溶剂为十二烷、十四烷、十六烷中的任意一种。高级烷烃与苯乙烯，二乙烯苯总体积比应大于3：1，高级烷烃于可聚合疏水物质的体积比太小导致所制得中空微球的壁厚太大，无法破碎成纳米片。
[0013]作为本专利技术的一种具体实施方式，十六烷基三甲基氯化铵加量应在低共熔溶剂质量的0.05％～0.1％范围之内。过高会使所制备的微球粒径过小，导致其无法破碎成纳米片，过低使体系无法形成乳液，导致所得到的产品为不规则形状。
[0014]作为本专利技术的一种具体实施方式，亲水单体可以为丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的任意一种，但不局限于这三种可聚合亲水单体。
[0015]作为本专利技术的一种具体实施方式，亲水单体与苯乙烯摩尔比应大于1：1，但不超过步骤S3中亲水单体的最大值。体系亲水单体过低，将会降低纳米片亲水部分所占比例。
[0016]本专利技术的技术效果在于：
[0017]本专利技术以含亲水单体的氯化胆碱尿素基低共熔溶剂作为反应非水溶剂，与含疏水单体(苯乙烯)的疏水溶剂在低共熔溶剂相油相界面发生界面聚合反应，由于低共熔溶剂的具有大量氢键的特性，不同于常规的油水界面反应得到球状颗粒，这种低共熔溶剂相油相界面聚合可以得到中空微球，然后简单超声破碎即可得到片状结构，具有以下有点：
[0018](1)反应中该法无需提前制备嵌段聚合物，且疏水单体与亲水单体物理隔绝，使制备的两亲纳米片分区明显，不易团聚。
[0019](2)该方法属于类似常规乳液聚合，一步法制备两亲纳米片，制备工艺简单。
[0020](3)产品收率高，现有案例中收率大于60％，易于大批量生产。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例1两亲纳米片的SEM图，其中，图1a是实施例1破碎前中空微球形貌图，图1b、图1c为实施例1破碎后片状产物形貌图；
[0022]图2是本专利技术实施例2两亲纳米片的SEM图，其中，图2a是实施例2破碎前中空微球形貌图，图2b、图2c为实施例2破碎后片状产物形貌图；
[0023]图3是本专利技术实施例3两亲纳米片的SEM图，其中，图3a是实施例3破碎前中空微球形貌图，图3b、图3c为实施例3破碎后片状产物形貌图；
[0024]图4是本专利技术对比例1产品的SEM图；
[0025]图5是本专利技术对比例2产品的SEM图；
[0026]图6是本专利技术对比3产品的SEM图；
[0027]图7是本专利技术对比例4产品的SEM图；
[0028]图8是本专利技术实施例1两亲纳米片的SEM
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EDS谱图，其中，图8a是实施例1能谱点扫图，图8b是示例1光滑面能谱点扫得到样品所含元素图、图8c是实施例1粗糙小球面能谱点扫得到样品所含元素图；
[0029]图9是本专利技术实施例2两亲纳米片的SEM
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EDS谱图，其中,图9a是实施例2能谱点扫图，图9b是实施例2光滑面能谱点扫得到样品所含元素图；
[0030]图10是本专利技术实施例3两亲纳米片的SEM
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EDS谱图，其中，图10a是实施例3能谱点扫图，图10b是实施例3光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两亲纳米片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备低共熔溶剂：将氯化胆碱与尿素混合加热制备氯化胆碱尿素基低共熔溶剂；S2、制备油相溶剂：将苯乙烯、二乙烯苯、偶氮二异丁腈加入高级烷烃溶剂中搅拌溶解得到油相溶剂，其中，二乙烯苯的加入量大于苯乙烯单体质量的5％；S3、制备两亲纳米片：将亲水单体、十六烷基三甲基氯化铵、油相溶剂加入低共熔溶剂中并搅拌混合、通气除氧，然后升温至70℃至少反应6h后再通过破碎离心得到两亲纳米片，其中，亲水单体的质量不大于低共熔溶剂质量的20％。2.根据权利要求1所述的一种两亲纳米片的制备方法，其特征在于，所述氯化胆碱...

【专利技术属性】
技术研发人员：段明，徐义楠，方申文，吴刚，李新亮，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：