纳米水分散体系的瞬时纳米制备研究及技术应用

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纳米悬浮液和纳米乳液均属于典型的胶体材料。由于拥有纳米级别的尺寸,展现出独特的物理和化学性质,如粘度低、扩散渗透性强、比表面积大、生物利用率高等优点,在医学示踪、制药、食品、化妆品、农药、石化、机械加工等领域具有广泛的应用。本论文尝试提出胶体材料制备新概念,发展胶体材料制备新方法,拓展该技术在各领域内的应用,并为建立完备技术奠定理论基础和框架。具体工作为:1)以近年出现的瞬时纳米析出法(FNP)为基础,制备了具有聚集诱导发光(AIE)效应的纳米颗粒;2)从药物示踪的实际应用出发,首次研究了颗粒粒径、药物分子共轭基团、高分子玻璃化转变温度及油状添加物对荧光发光强度的影响;3)首次提出瞬时纳米乳化(FNE)的方法,并提出瞬时纳米制备(FNF)技术的新概念,探究了乳液形成的机理,优化了材料制备的配方,技术上实现了 FNE的简易操作;5)将FNE技术应用到基础油乳液的制备,探究控制所形成乳液尺寸的因素,对应用中油类的预测选择及乳液制备方案的事先确定具有重要的科学指导意义。第二章使用疏水性强的四苯基乙烯(TPE,ACDLogP = 8.41)作为目标分子,两亲性嵌段共聚物mPEG(5k)-b-PLGA(10k)作为稳定剂,通过瞬时纳米析出法得到了粒径在100 nm左右的具有优秀AIE效应的荧光纳米颗粒,首次讨论了荧光强度随粒径增大而减小的规律。并以药物示踪为应用模板研究了乳液、药物和高分子辅料对共混后荧光纳米颗粒的影响,研究了共轭结构、高玻璃化转变温度和油状化合物对聚集诱导发光强度的猝灭效应。该工作在制备AIE纳米制剂时对小分子药物、高分子辅料、及油类的选取具有重要的指导意义。第三章提出并发展了 FNE技术。通过使用疏水性高的红桔精油(ACDLogP = 4.37)作为模型油,分别使用吐温80和mPEG-b-PLGA作为表面活性剂,成功制备出最低液滴直径16 nm的纳米乳液。并对配方进行优化,证实了高分子乳化剂比吐温80用量更少,粒径更小。通过改变混合雷诺数获得雷诺数与粒径及时间稳定性的关系,确定了 FNE所需充分混合的最低雷诺数为2200。将含盐与无盐体系乳液zeta电位和粒径进行对比证实了稳定机理为乳化剂位阻作用。另外,通过比较粒径稳定性证实了 FNE法比传统滴加搅拌法更具有小粒径、窄分布和高稳定性的优势。该技术为满足化工、农业、医疗等广泛领域对纳米乳液大量需求开辟了新道路。第四章将FNE的应用领域拓展到基础油。使用了吐温80、mPEG-b-PLGA、APG(8-10和8-14)为表面活性剂,对矿物油和煤油乳液的配方进行优化,得到了粒径约100 nm的矿物油纳米乳液和粒径约35 nm的煤油纳米乳液。并以含硅表面活性剂和二氧化硅小球(10 nm)为表面活性剂,探索制备了硅油乳液。通过对油水界面张力的测量,计算了毛细管数,获得油相和表面活性剂选择对乳液初始液滴大小的影响。并评价了煤油水乳液对金属表面油污的清洗性能和矿物油水乳液对金属表面的润滑性能。该工作拓展了 FNE的使用范围,对FNE使用中油相的预选和配方的设计提供了重要的理论指导。
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