[發明專利]一種具有化學和拓撲各向異性的聚合物Janus顆粒的合成方法

有效

• 申請號: 201610323610.4
• 申請日: 2016-05-16
• 公開（公告）號: CN107383282B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 王樹濤;樊俊兵;宋永楊;江雷
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C08F257/02
• 分類號: C08F257/02;C08F212/08;C08F212/36;C08F220/06;C08F222/02;C08F220/14;C08F220/22;C08F212/32;C08F2/24
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張文祎;趙曉丹

本發明公開一種具有化學和拓撲各向異性的聚合物Janus顆粒的合成方法，所述的合成方法是指通過界面聚合的方法，使得疏水性單體和親水性單體在油水界面發生共聚反應，得到具有化學和拓撲各向異性的聚合物Janus顆粒。本發明合成的聚合物Janus顆粒同時具有化學和拓撲各向異性，化學組分可任意調節，其表面可再修飾；同時，其拓撲結構可調，可實現多種形態結構的各向異性聚合物Janus顆粒的合成。本發明的方法合成工藝簡單、實驗條件易控，后處理方法簡單易行，具有一定的工業化應用價值。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，特別涉及一種具有化學和拓撲各向異性的聚合物Janus顆粒的合成方法。

背景技術

Janus顆粒是指具有雙重性質的顆粒，是由法國著名科學家De Gelmes在1991年的Nobel獎頒獎大會上提出。由于Janus顆粒具有不同的化學組成和特殊的形態，造就了此類微球獨特的物理化學性質，進而引起了人們極大的研究興趣。化學和拓撲可調的Janus顆粒在表面活性劑，顯示器，催化劑，細胞成像與識別，藥物控制釋放，傳感器和納米馬達等諸多方面具有極大的應用前景。

目前，合成各向異性Janus顆粒的方法主要有：種子乳液聚合法、嵌段共聚物自組裝法、連續流體光刻法、顆粒表面非對稱修飾法、細乳液相分離法、微流控法、電流體動力學噴射法等。然而，各向異性Janus顆粒的制備還處于起步階段，而且難度較大，在合成上具有很大的局限性?？梢哉f，化學和拓撲可調的Janus顆粒的規模化制備是目前材料科學領域中頗具挑戰性的工作。主要存在以下問題：1)大部分Janus顆粒的合成需要在特定的體系中完成，包括特定的原材料和制備條件；2)Janus顆粒的化學組成或形貌單一，不具化學組成或拓撲結構可調性和；3)制備產率低；4)所得到的顆粒均一性及單一分散性差；5)合成及后處理過程復雜等，這些問題在很大程度上限制了Janus顆粒的進一步應用。因此，發展一種簡單地，有效地可用于合成同時具有化學和拓撲各向異性的聚合物Janus顆粒的新方法顯得尤為重要。本發明利用界面聚合的方法合成具有化學和拓撲各向異性的聚合物Janus顆粒。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有化學和拓撲各向異性的聚合物Janus顆粒的合成方法。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種具有化學和拓撲各向異性的聚合物Janus顆粒的合成方法，所述的合成方法是指通過界面聚合的方法，使得疏水性單體和親水性單體在油水界面發生共聚反應，得到具有化學和拓撲各向異性的聚合物Janus顆粒，具體包括如下步驟：

1)將球形聚苯乙烯(PS)微球分散于表面活性劑的水溶液中，得第一混合液，將有機溶劑加入到表面活性劑的水溶液中，進行乳化，得第二混合液；將所述第一混合液和所述第二混合液混合，于0-45℃進行第一次攪拌反應1-24h；得第三混合液；

2)將疏水性單體、親水性單體和疏水性引發劑加入到含表面活性劑的水溶液中，進行乳化，得第四混合液；將所述第四混合液和所述第三混合液混合，于0-45℃進行第二次攪拌反應1-24h，得第五混合液；向所述第五混合液中通入惰性氣體，于50-100℃發生聚合反應，得聚合物Janus顆粒粗產品；

3)將所述聚合物Janus顆粒粗產品用去離子水和乙醇進行洗滌，將洗滌后的聚合物Janus顆粒分散于水中，再進行冷凍干燥得聚合物Janus顆粒。

所述球形聚苯乙烯微球的粒徑為0.05-30μm。

所述第一混合液中球形聚苯乙烯微球球形聚苯乙烯微球在第一混合液中的濃度為1-500mg/mL；優選地，所述第一混合液中球形聚苯乙烯微球的濃度為1-200mg/mL。

進一步，所述球形聚苯乙烯微球的引入可顯著提高所合成的聚合物Janus顆粒的均一性。