一种星型聚合物稳定的pH响应性乳液及制备方法和应用与流程

文档序号：11932047阅读：700来源：国知局

本发明属于高分子合成及乳液技术领域，特别涉及一种星型聚合物稳定的pH响应性乳液及制备方法和应用。

背景技术：

近年来，各种非线型结构的聚合物(如星型聚合物、星型杂臂共聚物、星型嵌段共聚物、树型或超支化聚合物等)由于其特殊的结构和性质,在理论研究和实际应用方面已引起人们的广泛兴趣。其中星型聚合物设计简单、结构新奇、性能独特，有潜在的应用前景，受到科学界和工业界关注。它的一个重要特点是其本体和溶液粘度比相同分子量的线型聚合物要低得多，所以被广泛地用作涂料中流变调节剂、压敏粘合剂和热塑性弹性体等。此外，它还可以用于共混增溶剂、耐冲击修饰剂、密封剂和模塑组分等。因此，研究星型聚合物的合成有着重要的理论和实际意义。

刺激响应性聚合物是指在环境或外界条件发生改变时，自身能发生物理或化学变化的一类聚合物。这类聚合物因为其独特的性能，引起了科研工作者的极大关注。聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的化学结构中既有疏水性的烷基主链，还含有亲水基团的氨基侧链，且在空间结构上氨基与烷基基团匹配性很好，是具有pH敏感性的两亲性聚合物。两亲性赋予了聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯作为乳化剂使乳液稳定的可能，pH敏感性则可为乳液带来新的特性。线型聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯作为乳化剂使用，可能出现易团聚，乳化效率低等缺点，因此新型的基于聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的星型聚合物的使用则成为必然。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种星型聚合物稳定的pH响应性乳液的制备方法。

本发明制备方法以具有pH响应性的星型聚合物作为乳化剂，取代了传统有机乳化剂的使用，获得稳定的乳液，同时制备的乳液具有pH响应性。

本发明另一目的在于提供一种上述方法制备的星型聚合物稳定的pH响应性乳液。

本发明再一目的在于提供上述星型聚合物稳定的pH响应性乳液的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种星型聚合物稳定的pH响应性乳液的制备方法，由星型聚合物作为乳化剂，稳定水相和油相，形成水包油乳液。

所述的星形聚合物为八甲基丙烯酰氧丙基笼型倍半硅氧烷为内核聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯为臂的星型聚合物(CMSQ-PDMAEMA)，其结构式如下所示：

在其中一个实施例中，所述的油相指甲苯、二甲苯或液体石蜡。

在其中一个实施例中，所用CMSQ-PDMAEMA的量为乳液体系总质量的1～2％。

在其中一个实施例中，所用CMSQ-PDMAEMA的量为乳液体系总质量的1.5％。

本发明制备方法中，CMSQ-PDMAEMA作为乳化剂，起到替代传统乳化剂的作用，当其用量过高，则乳化过程中易产生凝胶；用量过低，则乳化效果不明显。

在其中一个实施例中，所述反应体系的pH介于7～9之间。

在其中一个实施例中，所述水相的用量为反应体系总质量的50～70％。

在其中一个实施例中，所述水相的用量为反应体系总质量的60％。

在其中一个实施例中，所述反应的条件为在室温下进行。

上述制备方法具体包括以下步骤：将星型聚合物作为乳化剂投入水相和油相的混合体系中，乳化，形成水包油乳液。

在其中一个实施例中，所述乳化指使用高速分散机搅拌进行，转速为3000～5000r/min。

在其中一个实施例中，所述乳化指使用高速分散机搅拌进行，转速为4000r/min。

在其中一个实施例中，所述搅拌时间为2～4min。

在其中一个实施例中，所述搅拌时间为3min。

一种星型聚合物稳定的pH响应性乳液，通过上述制备方法得到。其中，本发明的乳液中所述的星型聚合物以八甲基丙烯酰氧丙基笼型倍半硅氧烷为内核，该星型聚合物具有pH刺激响应性，当外界pH值为碱性时，则聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯链段呈收缩状态，乳化作用降低甚至导致破乳。制备方法过程简单，易行。此外，该星型聚合物还有温敏性，可在温度改变时实现聚合物链伸展和收缩的变化。这些特性使得利用该聚合物制备得到的乳液可用于基于刺激响应性聚合物的药物释放、水凝胶等多个领域。

本发明的机理为：

本发明利用CMSQ-PDMAEMA替代传统乳化剂与甲苯、二甲苯或石蜡油等油相和水相共同乳化得到具有pH响应性的乳液，当乳液pH>13时，乳液破乳，当pH调至7～9时，即恢复至均一、稳定的乳液。CMSQ-PDMAEMA具有星型的分子结构，其中CMSQ为有机-无机纳米杂化结构，将其具有的良好的热性能、机械性能等引入到乳液中，可有效改善乳液的耐热性及拉伸等性能，大大扩展了Pickering乳液的应用范围。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

(1)本发明首次报道将以八甲基丙烯酰氧丙基笼型倍半硅氧烷为内核的CMSQ-PDMAEMA星型聚合物应用于乳液制备中，填补了现有研究范围中的不足。

(2)本发明制备的乳液具有pH响应性，即在体系pH发生变化时，可使乳液破乳，调节pH可使乳液恢复。

(3)本发明操作工艺较为简单，实验条件温和，所选用的原料，试剂也都比较容易获取，反应的产率高。

附图说明

图1是实施例1制备得到的乳液及破乳和恢复的图片，其中a、b、c分别为乳液、破乳和恢复。

图2是实施例1制备得到的乳液的粒径及Zeta电位图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

所述的CMSQ-PDMAEMA指以八甲基丙烯酰氧丙基笼型倍半硅氧烷为内核聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯为臂的星型聚合物，制备方法参见CN104861098A，以下实施例中不再赘述。

实施例1

称取1g CMSQ-PDMAEMA，溶解于20g甲苯中，加入80g水，用适量的浓盐酸调节pH为7，混合均匀后置于分散机中进行乳化，转速4000r/min。3分钟后停止，得到均一、稳定的白色乳液。将上述得到的乳液置于离心管中，调转速为3000rpm，离心30min后观察，仍为均一稳定的乳状液，无沉降和分层现象。

上述得到的乳液外观如图1所示，图片显示乳液均匀。图2为该乳液经DLS和Zeta电位测试后所得粒径和Zeta电位大小。由图2可知，乳液粒径为5.57μm，且乳液粒径均一，多分散性好，Zeta电位为-30.2mV，显示乳液有良好的稳定性。

实施例2

称取1g CMSQ-PDMAEMA，溶解于20g甲苯中，加入80g水，用适量的浓盐酸调节pH为8，混合均匀后置于分散机中进行乳化，转速3000r/min。4分钟后停止，得到均一、稳定的白色乳液。将上述得到的乳液置于离心管中，调转速为3000rpm，离心30min后观察，仍为均一稳定的乳状液，无沉降和分层现象。