Janus颗粒的乳化行为及其衍生材料的研究

发布时间：2020-06-04 12:01

【摘要】：Janus材料由两种不同组分和结构组成,通过复合不同材料,以获得各种功能。本论文合成两亲性雪人状Janus颗粒,并作为固体表面活性剂用于稳定油水界面,形成稳定的Pickering乳液。通过调节油水比,获得了不同微结构和类型的乳液。本论文研究了相转变过程中乳液体系微结构和Janus颗粒界面聚集结构的变化。进一步采用乳液原位界面材料化的方法将Janus界面取向结构固定并连接,获得具有Janus特征的超结构材料,分别得到Janus Colloidosomes、通孔材料和双连续双亲多孔材料等。1.合成两亲性雪人状silica@PDVB/PS Janus颗粒,将其作为固体颗粒表面活性剂稳定乳液。研究乳液油水比对其微结构和类型的影响。分别获得水包油、油包水和双连续三种结构的乳液。通过流变学和电化学测试检测乳液变化,以光学显微镜和扫描电子显微镜观测乳液微结构和Janus颗粒聚集结构变化。Janus颗粒在乳液界面呈单层取向排列,亲水SiO_2一侧朝向水相而亲油PDVB/PS一侧朝向油相。2.以双亲性silica@PDVB/PS Janus颗粒为固体表面活性剂形成稳定的水包油乳液,分散相为石蜡(Tm=52-54°C)。Janus颗粒在石蜡表面呈单层排列,氨基修饰的SiO_2一侧朝向水相。向水中滴加氧化葡聚糖水溶液,与SiO_2表面的氨基通过席夫碱反应将Janus颗粒交联。去除石蜡相,得到外表面亲水,内表面亲油的Janus Colloidosomes。这些Janus Colloidosomes能够从水中选择性将油溶性物质捕获到其空腔内,实现油水分离。该方法具有普适性,以Janus颗粒构建水包甲苯乳液和甲苯包水反相乳液,进一步通过AA和DVB单体实现界面原位双相氧化还原聚合,分别获得外表面亲水、内表面亲油的Janus Colloidosomes和结构相反的外表面亲油、内表面亲水的Janus Colloidosomes。3.基于双亲性silica@PDVB/PS Janus颗粒稳定的高内相Pickering乳液构建通孔材料。以Janus颗粒稳定水和DVB单体形成油包水高内相乳液,分散相的体积比高达88%,Janus颗粒用量为0.2 wt%。引发连续相DVB单体聚合,得到体相疏水但孔道亲水的双亲多孔材料。该双亲通孔材料的体相可吸附油性物质,亲水孔道便于水的流通,进而有效实现油水分离。朝向孔道内的Janus颗粒的SiO_2一侧通过修饰不同功能基团能够赋予孔道以功能性,例如氨基修饰的SiO_2能够选择性吸附水中的重金属Cr~(6+)离子。4.基于双亲性silica@PDVB/PS Janus颗粒乳化的双连续乳液,构建双连续双亲多孔材料。以Janus颗粒稳定水和甲苯体系,通过调节油水比获得双连续结构乳液。将亲水单体AA和亲油单体DVB分别溶解于水相和油相,通过乳液界面原位氧化还原聚合固定Janus颗粒,形成连续网络结构。Janus颗粒的SiO_2一侧与聚合形成的PAA一同朝向水相,Janus颗粒的PDVB/PS一侧与聚合形成的PDVB一同朝向油相,制备同时具有亲水孔道和亲油孔道的多孔材料。由于该多孔材料中同时存在两亲性通道,疏水性和亲水性溶剂都能浸润。
【图文】：

颗粒,结构特点,广泛应用,材料

不同形状的Janus颗粒

保护法,胶束,自组装,二维平面

图 1.1 不同形状的 Janus 颗粒。[3]s 材料的合成料由于其特殊的结构特点和组成分区，被广泛应用在不同的组成，衍生出多种制备方法。目前运用较多的，相分离法[25]，，自组装法[26]和微流控法[27]等。Janus 材法，在结构和组成方面获得了极大的拓展。
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB33

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