[发明专利]两亲性纳米颗粒的制备方法及其在制备Pickering乳液中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种两亲性纳米颗粒，特别涉及一种两亲性纳米颗粒的制备方法及其在制备Pickering乳液中的应用。

背景技术

传统的乳液的制备是通过在互不相容的油/水当中加入表面活性剂，通过表面活性剂独特的两亲分子结构，使得表面活性剂在油/水界面富集，从而起到稳定乳液的作用。然而有不少研究者们发现，通过表面活性剂所制备的乳液稳定性不理想，极易受温度、pH值、盐浓度，油相组成等因素的影响，从而导致乳液破乳。此外一些表面活性剂还具有一定的毒性，对动植物，甚至人体都存在危害，这极大限制了表面活性剂的实际应用。

近年来，有研究者提出，采用两亲的固体纳米颗粒取代传统的表面活性剂来制备乳液(即Pickering乳液)，相对于表面活性剂，两亲颗粒在界面的吸附通常是不可逆的，因颗粒吸附所需要的吸附能达到几千kT。所以，要让界面上的颗粒发生解吸几乎是不可能的，因此由两亲颗粒稳定的乳液具有非常卓越的稳定性(B.P.Binks.Curr.Opin.Colloid In.2002,2,21-41；S.Arditty,V.Schmitt,F.Lequeux,et al.Eur.Phys.J.B,2005,44,381-393.)。此外，两亲颗粒稳定的乳液稳定性不易受温度、pH值、盐浓度，油相组成等因素的影响，且这种两亲颗粒作为乳化剂对环境不会造成污染。因此，两亲性纳米颗粒乳化剂在二次采油、油漆、食品、医药、化妆品等领域具有很大的潜在应用价值。

目前为止，具有两亲结构的固体颗粒主要是将一些结构比较复杂的聚合物分子接枝到固体颗粒表面，这种表面改性的方法操作复杂，反应条件苛刻，，故而制备两亲颗粒不仅会大大提高颗粒的成本，其颗粒的制备步骤还非常繁琐且不适宜大规模生产，这极大限制了Pickering乳化技术的推广与实际应用(C.J.Lin,R.A.Sperling,J.K.Li,et al.Small,2008,4,334-341；E.R.Zubarev,J.Xu,A.Sayyad,et al.J.Am.Chem.Soc.2006,128,4958-4959；J.Shan,M.Nuopponen,H.Jiang,et al.Macromolecules,2005,38,2918-2926.)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种两亲性纳米颗粒的制备方法及其在制备Pickering乳液中的应用，本发明主要通过在纳米颗粒表面进行环氧基改性，然后再进一步引入氨基，最后加入适量盐酸中和，形成两亲性纳米颗粒；此两亲性纳米颗粒可代替一般的表面活性剂来制备高度稳定的硅油/水、甲苯/水的Pickering乳液；其制备工艺简单，且制备的Pickering乳液稳定性好，不易受温度、pH值、盐浓度等因素的影响，具有极大的应用前景和工业化能力。

本发明是这样实现的：一种两亲性纳米颗粒，它是按照以下方法制备的：

(1)制备环氧基改性纳米颗粒：

首先将0.5～2.0g纳米颗粒分散在30～60g乙醇中，再将1～4g缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷逐滴滴入其中，剧烈搅拌，在50～70℃反应18～24h；然后进行离心分离，将纳米颗粒分离出来后，用去离子水清洗1-3次，之后再用乙醇清洗1-3次，最后在80～100℃真空干燥10～16h，得到环氧基改性纳米颗粒；

(2)制备氨基改性纳米颗粒：

首先将0.5～2.0g环氧基改性纳米颗粒分散在30～60g乙醇中，加入1～2g己二胺，搅拌均匀，在50～70℃反应4～10h；然后进行离心分离，将纳米颗粒分离出来后，用去离子水清洗1-3次，之后再用乙醇清洗1-3次，最后在80～100℃真空干燥10～16h，得到氨基改性纳米颗粒；

(3)获得两亲性纳米颗粒：

首先将0.5～2.0g的氨基改性纳米颗粒分散在30～60g乙醇中，加入0.8～1.6gHCl，搅拌中和1～2h；然后进行离心分离，将纳米颗粒分离出来后，用去离子水清洗1-3次，之后再用乙醇清洗1-3次，最后在80～100℃真空干燥10～16h，得到两亲性纳米颗粒。

所述纳米颗粒为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米银、纳米氧化铁、纳米氧化锡或纳米氧化锌的一种或任意组合。

上述两亲性纳米颗粒的制备方法，它包含以下步骤：

(1)制备环氧基改性纳米颗粒：