[发明专利]一种双亲性表面活性剂的制备方法及两性离子纳米中空胶囊的可控制备方法

说明书

本发明公开了一种双亲性表面活性剂的制备方法及两性离子纳米中空胶囊的可控制备方法，将2‑(十二烷基三硫代碳酸酯基)‑2‑甲基丙酸溶于二氧六环溶剂中，将亲水性单体，亲油性单体和偶氮二异丁腈溶于苯甲醇中，将上述两溶液混合均匀，聚合反应后，通过冰甲醇沉淀法和真空干燥除溶剂制得双亲性表面活性剂。基于此试剂通过反相RAFT细乳液界面聚合法制备两性离子纳米中空胶囊，能够通过此试剂的用量，从而调节所制备的纳米中空胶囊的粒径大小，进一步通过调节交联剂的用量和核壳比的改变，实现对两性离子纳米中空胶囊的壳层结构进行调节，解决传统纳米胶囊的结构与粒径难以可控制备的问题。

技术领域

本发明涉及一种双亲性表面活性剂的制备方法，以及基于此试剂制备两性离子纳米中空胶囊的应用，属于活性可控自由基聚合方法制备功能性高分子材料的技术领域。

背景技术

表面活性剂是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。而双亲性分子能作为表面活性剂的原因是其一端是亲水基团，一端是亲油基团。所以双亲性分子会在水油界面上富集，降低了相界面的表面张力和表面自由能，从而达到其乳化效果。相对于典型的小分子表面活性剂，聚合物表面活性剂主要具有以下突出的特性：(1).水溶性较弱，分子向界面迁移的驱动力更强，因此其临街胶束浓度更低形成稳定体系所需的吸附量更小，且对环境扰动的抵抗能力更强；(2).分子迁移速率远低于小分子表面活性剂，其自组装聚集体的动态性更低，分子不易从界面脱附，因此在稳定分散体系的应用中具有明显的潜在优势；(3).分子结构和组成的可调节范围广，更容易通过引入锚固基团、功能位点以及刺激响应性链段等方式，根据应用领域的特定需求对聚合物表面活性剂的性质进行优化，从而实现表面活性剂与应用体系间相互作用的定制化；(4).分子量和分子体积更大，其作为乳化剂的效果更突出。

可逆加成断裂链转移聚合(Reversible Addition-Fragmentation Transfer，RAFT)是利用二硫代或者三硫代碳酸酯化合物作为链转移剂，可以简单高效的设计并制备特定结构以及分子量分布可控的功能性高分子材料。纳米中空胶囊是指尺度上介于1-1000nm，具有核壳结构的包裹体。由于纳米胶囊颗粒较小，易于分散和悬浮在水中形成外观清澈透明胶体溶液，具有比普通微胶囊更大的比表面积，因此更易于表面修饰，从而在许多领域得到了广泛的应用。纳米中空胶囊作为一种中空颗粒，其包含被聚合物壳包围的核心空间，其中可以将多种物质放置在可用的核心区域内。正是由于它这种特质，可以作为纳米载体或者纳米反应器，从而在靶向给药，控制释放，多相催化，污水处理，环境科学与技术等许多领域得到了广泛的应用。早期的纳米聚合物胶囊主要采用聚电解质层层自组装方法(layer-by-layer，LBL)，嵌段共聚物组装法，乳化-扩散法以及细乳液聚合法制备。其中LBL法利用活性成分的胶体颗粒(如胶乳或细胞)作为组装模板，交替吸附带有相反电荷的物质，通过静电引力相互吸引并在模板颗粒表面聚合或沉积，层层自组装形成二维或三维的具有核壳结构的粒子，可对壳层进行一定的调控和修饰，但制备过程繁琐，不适合用于制备直径小于200nm的具有中空结构的纳米聚合物胶囊；嵌段共聚物组装法是通过嵌段高分子共聚物制备的组装体，尺寸一般在10～1000nm，但嵌段共聚物自组装步骤通常比较繁琐，并且难以较好的控制组装体的结构。传统细乳液聚合法制作方法简单，能制备粒径分布在50-500nm的纳米聚合物胶囊，但是存在中空率低、结构难以调节的问题。

综上所述，众多学者在制备纳米中空胶囊方面做了大量研究工作，并提出了多种制备方法，但存在其粒径大小和核壳结构难以精确调控的问题，限制了其进一步应用。本发明利用抗污染性能良好的两性离子为壳层单体，通过自制的表面活性剂进行良好乳化，采用反相细乳液RAFT界面聚合的方法制备两性离子纳米中空胶囊，并通过调节表面活性剂的用量，从而对其两性离子纳米中空胶囊进行可控制备，并且对其壳层结构进行调节，从而解决传统纳米胶囊结构难调控、受粒径的限制、难以广泛的应用的问题；并且可实现对两性离子纳米中空胶囊进行结构调控，提高其应用领域。

发明内容