光流变可逆胶束体系及其制备方法
【专利摘要】一种光流变可逆胶束体系，其为包含Gemini表面活性剂和光敏反离子的水溶液，所述Gemini表面活性剂为丙撑基双(十八烷基二甲基氯化铵)，所述光敏反离子为含偶氮苯基团的偶氮苯-4-苯甲酸。该体系在初始条件下具有良好的粘弹性、触变性和剪切变稀性；经波长为365nm紫外光(UV)照后，胶束体系的粘度、粘弹性、触变性等显著降低；再经450-470nm可见光照射后胶束体系的流变性可恢复，表现出光流变可逆性质。本发明的光敏表面活性剂胶束体系与其它光敏智能体系相比具有原料易得、体系制作工艺简捷等优势，可望丰富和发展光敏可逆粘弹性表面活性剂体系及其应用。
【专利说明】光流变可逆胶束体系及其制备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及智能材料领域，具体的说，涉及一种新型光流变可逆胶束体系及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 光流变流体（photorheological fluids,简称PR)是一类新型智能材料， 在减阻和强化传热[Shi H F, Wang Y, Fang B,et al. Light-response threadlike micelles as drag reducing fluids with enhanced heat-transfer capabilities. Langmuir, 2011，27 (10) :5806-5813]、微型反应器阀门控制和传感器、微型机器人、微型机 械的紫外光-可见光控制、微型生物材料等方面应用前景良好。但是目前此方面的研究还 比较少，且需实验室合成复杂的光敏基团、原料昂贵、工艺复杂、难以实现工业化生产。
[0003] 光敏表面活性剂胶束体系利用表面活性剂的自组装结构，通过将光敏离子 引入胶束结构来实现其光流变性质，是光流变流体的研究热点。现已报道的光敏 胶束体系分为光不可逆增稠体系、光不可逆变稀体系和光流变可逆体系。光不可 逆变稀体系有十六烷基三甲基溴化铵（CTAB)和邻甲氧基肉桂酸（0MCA)复配体系 [Ketner A M，Kumar R, Davies T S，et al. A simple class of photorheological fluid:surfactant solutions with viscosity tunable by light. Journal of the American Chemical Society，2007, 129 (6) : 1553-1559]，十六焼基 _3_ 甲基咪唑漠 盐（[C16mim]Br)和肉桂酸（CA)复配体系[Li J，Zhao M W，Zhou Η Τ· Photo-induced transformation of wormlike micelles to spherical micelles in aqueous solution. Soft Matter，2012, 8, 7858-7864]等。光不可逆增稠体系有芥酸二甲基氨丙 酉先基甜菜喊（EDAB)和 0MCA 复配体系[Kumar R，Raghavan S R.Photogelling fluids based on light-activated growth of zwitterionic wormlike Micelles. Soft matter，2009, 5, 797-803]。
[0004] 光流变可逆体系在不同波长的光的照射下流变性质发生可逆变化，应用前景良 好。偶氮苯基团具有可逆光异构化性质，是最常用的光敏离子。已经被报道的有通过合成 含偶氮苯基团的表面活性剂而形成的光流变可逆胶束体系[Lee C T，Smith K A，Hatton T A. Photoreversible viscosity changes and gelation in mixtures of hydrophobically modified polyelectrolytes and photosensitive surfactants. Macromolecules, 2004, 37 (14) : 5397-5405.]，还有用传统表面活性剂与含偶氮苯基团反离子复配的胶束体系[Oh H，Ketner A M, Heymann R，et al.A simple route to fluids with photo-switchable viscosities based on a reversible transition between vesicles and wormlike micelles.Soft Matter, 2013, 9:5025-5033 ；Shi H, Ge W, Oh H, et al. Photoreversible micellar solution as a smart drag-reducing fluid for use in district heating/ cooling systems. Langmuir，2012, 29 (1) : 102-109]等。但用 Gemini 表面活性剂直接与光 敏离子的复配体系尚未见报。与传统表面活性剂相比，Gemini表面活性剂为新一代表面活 性剂，其临界胶束浓度（CMC)比对应传统表面活性剂低1?2个数量级，表面活性为对应传 统表面活性剂的 1〇_1〇〇 倍[Menger F M，Littau C A. Gemini surfactants:a new class of self-assembling molecules. Journal of the American Chemical Society,1993,1 15(22):10083-10090 ；Menger F M, Keiper J S. Gemini surfactant. Angewandte Chemie International Edition, 2000, 39(11):1906-1920]〇
【发明内容】
[0005] 本发明首次将阳离子Gemini表面活性剂与光敏离子通过复配得到光流变可逆的 胶束体系，为强化减阻和传热提供新体系。
[0006] 本发明的一个目的在于提供一种新型光流变可逆阳离子Gemini胶束体系。
[0007] 本发明的另一目的在于提供所述新型光流变可逆阳离子Gemini胶束体系的制备 方法。
[0008] 本发明的第一方面是一种新型光流变可逆胶束体系，其为包含Gemini表面活性 剂和光敏反离子的水溶液，所述Gemini表面活性剂为丙撑基双（十八烷基二甲基氯化铵）， 如式I所示，所述光敏反离子为含偶氮苯基团的偶氮苯-4-苯甲酸，式II所示，
[0009]
【权利要求】
1. 一种光流变可逆胶束体系，其为包含Gemini表面活性剂和光敏反离子的水溶液，所 述Gemini表面活性剂为丙撑基双（十八烷基二甲基氯化铵），如式I所示，所述光敏反离子 为含偶氮苯基团的偶氮苯-4-苯甲酸，如式II所示，
2. 根据权利要求1所述的光流变可逆胶束体系，其pH为7. 0-12. 0。
3. 根据权利要求1所述的光流变可逆胶束体系，其中所述光敏反离子以钠盐或钾盐的 形式存在。
4. 根据权利要求1至3任一项所述的新型光流变可逆胶束体系，其中所述光敏反离子 与Gemini表面活性剂的摩尔配比为1. 1?1. 8。
5. 根据权利要求4所述的新型光流变可逆胶束体系，其中所述光敏反离子与Gemini表 面活性剂的摩尔配比为1. 1?1. 5。
6. 根据权利要求5所述的光流变可逆胶束体系，其中的Gemini表面活性剂的浓度为 0· 005mol/L ?0· 050mol/L。
7. 根据权利要求4所述的光流变可逆胶束体系，其中的Gemini表面活性剂的浓度为 0. 005mol/L ?0. 020mol/L。
8. -种制备权利要求1-7任一项所述的光流变可逆胶束体系的方法，包括： 所述光敏反离子和碱按摩尔比1:1. 05?1. 2溶于水中，静置后抽滤，制得所述光敏反 离子的盐溶液，该盐溶液的pH范围为7. 0-12. 0,所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠； 然后所述盐溶液与Gemini表面活性剂的水溶液在常温下混合。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中所述光敏反离子和碱的摩尔比1:1. 1。
【文档编号】C07C211/63GK104289160SQ201410439974
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2014年9月1日
【发明者】方波, 郁丽程, 陈洁, 金浩, 田萌, 金雷平, 杨沫, 许华, 何艳芳 申请人:华东理工大学