基于聚合物颗粒的Pickering乳液稳定性能研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:houhao88
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Pickering乳液具有乳化剂用量低、毒性低以及乳液稳定性高等特点,因此在造纸、药物、化妆品、材料和污水处理等方面具有重大的应用价值。近年来备受科学家们关注的聚合物颗粒乳化剂,因其具有种类多样,结构易于控制,亲疏水性可调,同时还可赋予其环境响应性等优势,因此具有更高的发展潜力。目前,文献中报道的聚合物颗粒乳化剂大多是通过乳液聚合、沉淀聚合以及聚合物在选择性溶剂地自组装等方法制备,乳液聚合和沉淀聚合方法制备的聚合物颗粒乳化剂尺寸形貌单一、后处理困难,自组装方法的制备过程步骤复杂、分散液浓度较低。上述制备方法的缺陷和不足限制了聚合物颗粒在Pickering乳液中的进一步应用。因此,探索简单快捷的聚合物颗粒乳化剂制备方法对于聚合物颗粒乳化剂进一步应用和发展具有重要意义。而聚合诱导自组装方法是近年来发展起来的一种制备聚合物纳米材料的新方法。一锅法制备、操作简单、固含量高,特别在聚合物颗粒形貌尺寸调控方面具有明显的优势。基于此,本文利用聚合诱导自组装方法制备了具有不同颗粒尺寸、不同亲水性强弱的聚合物纳米颗粒,并以此聚合物颗粒作为乳化剂配置了稳定的O/W乳液,进一步研究了交联剂的加入,聚合物颗粒乳化剂的浓度、尺寸以及亲水性强弱等因素对乳液稳定性的影响。我们希望可以通过探索简单快捷的聚合物颗粒乳化剂制备方法,研究聚合物颗粒结构特性对Pickering乳液的影响,能够进一步完善聚合物颗粒乳化剂的乳化机理,为Pickering乳液的制备提供一定的借鉴。首先,通过RAFT聚合方法制备了大分子链转移剂S-十二烷基-S’-(α,α’-二甲基-α”-乙酸)三硫代碳酸酯封端的聚乙二醇(m PEG-DMP),并通过聚合诱导自组装法制备了两亲性聚合物纳米颗粒聚乙二醇-b-聚甲基丙烯酸羟丙酯(PEG-b-PHPMA),进一步通过核磁共振氢谱(H1 NMR)、纳米激光粒度仪(DLS)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段对聚合物结构和聚合物纳米颗粒的形貌进行了表征。结果表明:1)通过调节反应体系的浓度、投料比例得到了具有不同尺寸的球形PEG-b-PHPMA聚合物纳米颗粒;2)通过改变大分子链转移剂得到了亲水性更弱的球形聚(甘油单甲基丙烯酸酯)-b-聚甲基丙烯酸羟丙酯(PGMA-b-PHPMA)聚合物颗粒。实验证明该方法操作简单、尺寸可控、固含量高。然后,以得到的聚合物颗粒为乳化剂配置Pickering乳液,并利用光学显微镜、界面张力仪和紫外可见分光光度计进行表征。结果表明:1)交联结构的形成是防止聚合物颗粒在剪切条件下被分散成聚合物链,从而能配置稳定Pickering乳液的必要条件;2)聚合物颗粒乳化剂浓度越高,油水界面张力越低,使乳胶粒越小,乳液稳定性越好;3)通过对比实验发现,小尺寸的聚合物颗粒乳化剂可以更快地移动到油水界面,在油水界面处具有更高的吸附率,造成油水界面张力更低,所稳定的乳液乳胶粒更小,稳定性更好;4)和PEG-b-PHPMA颗粒相比,亲水性更弱的PGMA-b-PHPMA聚合物颗粒移动到油水界面处的速度快,吸附效率更高,造成的油水界面张力更低,所稳定的乳液乳胶粒更小,乳液的稳定性更好;5)在释放布洛芬的实验中,通过改变释放介质的p H,可以有效的调节释放速度,而且和纯油相的释放相比,Pickering乳液释放更慢,这表明吸附在油水界面处的颗粒起到了一定的阻碍效果。
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