[發明專利]一種制備大量均一非球形Janus粒子的方法

有效

• 申請號: 201810569940.0
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN108715646B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 鄧字巍;劉曉洋;茍欣瑜;郭英英
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: C08J7/12
• 分類號: C08J7/12;C08J7/16;C08L25/06;C08L33/12
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 高雪霞

本發明公開了一種制備大量均一非球形Janus粒子的方法，該方法基于氣?液界面，采用均一單分散膠體粒子為原料，以易揮發性溶劑作為刻蝕劑，隨著時間延長，制備出形貌規整，各種形貌的非球形粒子，粒子大小根據模板粒子的大小進行調整，產率可達95％以上。該種非球形粒子屬于Janus不對稱粒子的一類，可以用于膠體粒子自組裝的模擬，有利于人們了解微觀膠體粒子的自組裝現象。

技術領域

本發明屬于膠體化學技術領域，具體涉及一種利用易揮發有機溶劑所揮發氣體對膠體粒子進行不對稱刻蝕，制備出大量非球形粒子的方法。

背景技術

目前制備不對稱膠體粒子主要方法是：相分離法、微流體法、界面保護法(二維、三維等)、嵌段共聚物自組裝法等，這些方法都是以球形粒子作為模板或作為產物，采用化學或者物理方法使球形微粒半球的化學成分或者化學結構區別于另一面，進而得到具有不同功能的不對稱粒子。而制備非球形粒子的方法較少，主要有溶劑溶脹揮發法或者熱致變形法，前者首先將球形粒子在有機溶劑中溶脹，然后保護其中一面使另一面置于空氣中，置于空氣中的一半粒子中的有機溶劑在揮發過程中粒子會產生不對稱變形，但是該方法生產的粒子均一性很差且粒子團聚現象較嚴重，無法大規模生產；而后者是用高溫高壓反應釜產生的熱環境使粒子變形，但是該方法會一定程度破壞粒子的結構，且生產的粒子表面粗糙，粒子之間粘連嚴重。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種操作簡單、條件溫和、快速、大面積制備非球形Janus粒子的方法。

解決上述技術問題所采用的技術方案是：將球形膠體粒子超聲分散于乙醇與去離子水的混合液中，所得分散液滴加到去離子水表面，使膠體粒子在氣-液界面形成單層膠體晶，然后將其與對應的刻蝕劑置于密閉體系中，利用刻蝕劑所揮發氣體對膠體粒子暴露在水面之上的部分進行刻蝕，即得到非球形Janus粒子。

上述的球形膠體粒子為非交聯聚苯乙烯類微球、非交聯聚甲基丙烯酸甲酯類微球、交聯聚甲基丙烯酸甲酯類微球、非交聯聚丙烯酸類微球、SiO₂微球中任意一種。當球形膠體粒子為非交聯聚苯乙烯類微球、非交聯聚甲基丙烯酸甲酯類微球或非交聯聚丙烯酸類微球時，對應的刻蝕劑為二氯甲烷、甲苯、四氫呋喃中任意一種或兩種以上的混合物，或它們中任意一種或兩種以上的混合物與乙醇的混合液；當球形膠體粒子為交聯聚甲基丙烯酸甲酯類微球時，對應的刻蝕劑為苯乙烯；當球形膠體粒子為SiO₂微球時，對應的刻蝕劑為氟化氫。

上述制備方法中，優選將球形膠體粒子超聲分散于乙醇與去離子水的體積比為1:9～5:5混合液中。

本發明的有益效果如下：

本發明不需要添加任何其他表面活性劑，只需將膠體粒子分散在乙醇與水的溶液中，將分散液滴加到去離子水表面，即可在氣-液界面處形成六方密排單層膠體晶，然后在常溫下，利用刻蝕劑揮發的氣體對其進行刻蝕，即可形成均一非球形Janus粒子。本發明操作簡單，條件溫和，產率高，適用范圍廣泛，對于不同粒徑交聯或非交聯膠體粒子都可以進行有效刻蝕，得到的非球形Janus粒子在膠體粒子自組裝方面有潛在意義。

附圖說明

圖1是實施例1中刻蝕時間為5min時得到的非球形聚苯乙烯粒子的FESEM圖。

圖2是實施例2中刻蝕時間為45min時得到的非球形聚苯乙烯粒子的FESEM圖。

圖3是實施例3中刻蝕時間為95min時得到的非球形聚苯乙烯粒子的FESEM圖。

圖4是實施例4中刻蝕時間為20min時得到的非球形聚甲基丙烯酸甲酯粒子的FESEM圖。

圖5是實施例5中刻蝕時間為30min時得到的非球形聚甲基丙烯酸甲酯粒子的FESEM圖。

具體實施方式