[发明专利]有机/无机杂化三组分Janus颗粒及制备方法

说明书

本发明公开了一种有机/无机杂化ABC三组分Janus颗粒及其制备方法。所述有机/无机杂化Janus颗粒的制备方法，步骤如下：1)将聚合物微球分散在水中，得种子乳液1；2)将硅烷偶联剂乳液加入种子乳液1中进行聚合反应，并产生相分离得Janus颗粒乳液，干燥，得有机和无机部分分离的Janus颗粒；3)将Janus颗粒分散于溶剂中，加入硅烷偶联剂，反应得疏水改性的Janus颗粒乳液，干燥，得疏水改性Janus颗粒；4)将改性Janus颗粒分散在水中，得种子乳液2；7)将硅烷偶联剂乳液加入种子乳液2中，进行聚合反应，并产生相分离得Janus颗粒乳液，干燥，得有机/无机杂化ABC三组分Janus颗粒。

技术领域

本发明涉及一种有机/无机杂化三组分Janus颗粒及制备方法。

背景技术

人类社会的发展主要以所使用材料的发展为标志，新材料的发现同时也代表着文明的进步。Janus材料是指具有Janus结构的材料，这一类材料的特点是带有物理性质或者化学性质不同的两个分区。近些年来，Janus材料由于其独特的结构和性能上的双重性以及广泛的理论研究和应用前景，已然成为了材料学研究中的一个重点问题。依据定义来判断，只要是拥有性质不同的两个分区的材料均可以叫做Janus材料，这种性质除去上面所述的还包括形貌或者结构上的不同。Janus颗粒的这种特性也给我们带来了广泛的用途，例如作为颗粒乳化剂、多相催化剂、纳米马达、超结构的构筑单元等。Janus材料在诸多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。

1991年，法国著名科学家de Gennes在其诺贝尔奖报告中首次提出了“Janus”一词的概念，即拥有两种性质的颗粒，用“会呼吸的皮肤”一词来代指由Janus颗粒组成的膜，因为这些颗粒之间存在一定的间隙，能够为内外环境的传质甚至反应等提供条件。这一概念的提出引起了众多专家学者的研究热情，目前“Janus”一词已广泛用来描述那些具有Janus结构的胶束、树状大分子和硬质颗粒等(J.Mater.Chem,2005,3745-3760)。

Janus颗粒的制备方法已经有了许多报道，但现有制备Janus材料的方法仍然存在诸多问题。例如：目前最常用的界面保护法虽能实现对Janus材料结构的精确控制，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。

上述所说的传统的Janus颗粒通常具有两个物理或者化学性质不同的分区，近些年来，具有更多分区的Janus颗粒由于其具有更多的改性可能性收到了研究人员和工程师的广泛关注。这种材料的合成方法也成为了这一段时间的研究热点。而上述的制备方法尽管有时也可以用于三组分Janus颗粒的制备，但是仍有原材料要求严格，产率低，尺寸单一等问题(Macromolecules 2001,34,1069-1075；J.Am.Chem.Soc.2006,128,6796-6797；Adv.Mater.2011,23,79-83)。

发明内容

基于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种结构可精确控制，各部分比例可调，反应过程简单，产物各部分精确分区的有机/无机杂化三组分Janus颗粒及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的所提供的一种有机/无机杂化三组分Janus颗粒的制备方法，其是通过两步种子乳液聚合法制备有机/无机杂化三组分Janus颗粒。

该方法具体包括下述步骤：

1)将聚合物微球分散在水中，得到种子乳液；

2)将硅烷偶联剂乳液加入所述种子乳液中，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颗粒乳液通过喷雾干燥法或者冷冻干燥法进行干燥，得到有机和无机部分分离的Janus颗粒；