[發明專利]一種基于支化聚乙烯亞胺和六面體低聚倍半硅氧烷的有機無機雜化納米粒子及其制備方法

有效

• 申請號: 201710100009.3
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN106832334B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 孫曉毅;王從強;裴凡凡;李娟;王平山
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C08J3/00
• 分類號: C08J3/00;C08L87/00;C08L83/08;C08G81/00;C08G77/38;C08G77/398;C08G77/388
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 張偉;魏娟

本發明公開了一種基于支化聚乙烯亞胺和六面體低聚倍半硅氧烷的有機無機雜化納米粒子及其制備方法，該有機無機雜化納米粒子由接枝了主體單元的親水性支化聚乙烯亞胺和客體單元修飾的六面體低聚倍半硅氧烷通過主體單元和客體單元之間的分子識別及利用油/水相界面組裝得到；其制備方法簡單、成本低，條件溫和，解決了常規制備方法無共溶劑的難題，制備的有機無機雜化納米粒子具有易功能化、對pH敏感性特性，易于通過pH調控粒徑大小。

技術領域

本發明涉及一種有機無機雜化納米粒子，特別涉及一種基于支化聚乙烯亞胺和六面體低聚倍半硅氧烷的有機無機雜化納米粒子及其制備方法，屬于高分子材料領域。

背景技術

聚乙烯亞胺(PEI)主要分為支化聚乙烯亞胺和線型聚乙烯亞胺，其中支化聚乙烯亞胺組份含有三種氨基：伯胺，仲胺和叔胺。它是材料中具有的最高陽離子、高反應性、水溶性三大顯著特點。聚乙烯亞胺主要用途由其特殊結構決定，表面帶有陽離子的性質在造紙領域中作為陰離子中和劑，提高定著效率、留著率；在粘合劑領域可增強粘合劑的粘結強度；在涂料、油墨領域中，配合使用可加強附著強度。聚乙烯亞胺的機械性能相對較差，如采用聚乙烯亞胺修飾的介孔材料由于在高于100℃時，介孔材料可能會坍塌，導致其應用效果不佳。

有機無機雜化納米材料是繼單組份材料、復合材料、功能梯度材料之后新生的第四代材料，它實現了有機材料和無機材料的分子級別的復合，這種高精度的復合使得該材料具有有機材料或無機材料所不可比擬的特性。主要體現在：有機材料結構引入無機材料，可提高強度；無機材料結構引入有機材料可提高柔韌性。現有的有機無機雜化納米材料如國內制備的基于PEI的亞胺乙酸型復合螯合材料IAA-PEI/SiO₂對重金屬、貴金屬及稀土離子具有廣泛的強螯合作用，但是其制備方法比較繁瑣。乙二胺硅膠功能吸附材料(EDA/SiO₂)對重金屬離子回收具有很廣的應用前景，但是該材料反應溫度、反應時間和乙二胺含量等因素對硅膠上取代反應的影響變化很大，不利于簡單制備。多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)是一類籠型結構的有機無機雜化分子，其分子式可表示為(RSiO_1.5)_n(其中R為烷基取代基，n＝6、8、10、12、14等)，當n取8時，是目前研究最常見的一類籠型倍半硅氧烷，其分子呈現穩定的剛性立方體結構，簡稱為六面體倍半硅氧烷。POSS以其獨特的有機無機雜化結構和高結晶的疏水性的特點受到雜化材料領域研究者的青睞。目前，不同功能化的官能團POSS應用于功能材料合成和改性領域當中。

目前，含POSS基的納米粒子的制備，主要通過自由基聚合、縮聚反應、開環聚合等聚合反應得到POSS/聚合物。PEI/POSS復合納米粒子，研究比較少，主要是因為傳統制備方法難以選用共溶的聚合得到。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的一個目的是在于提供一種通過主體和客體分子識別及油/水相界面組裝將親水性支化聚乙烯亞胺結合六面體低聚倍半硅氧烷(POSS)生成的有機無機雜化納米粒子，其具有易功能化、對pH敏感等特性，易通過pH調控粒徑大小，在高分子材料領域具有潛在應用價值。

本發明的另一個目的是在于提供一種利用主客體化學和界面組裝法制備所述基于支化聚乙烯亞胺和POSS的有機無機雜化納米粒子的方法，該方法流程簡單、反應條件溫和，易于擴大生產。

為了實現上述技術目的，本發明提供了一種基于支化聚乙烯亞胺和六面體低聚倍半硅氧烷的有機無機雜化納米粒子，該有機無機納米粒子由接枝了主體單元的親水性支化聚乙烯亞胺和客體單元修飾的六面體低聚倍半硅氧烷通過主體單元和客體單元之間的分子識別以及利用油/水相界面組裝得到；

所述接枝了主體單元的支化聚乙烯亞胺具有式1結構：

所述客體單元修飾的六面體低聚倍半硅氧烷具有式2結構：

其中，