Page 19 - 精细化工2019年第10期
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第 10 期                高党鸽，等:  基于模板法制备两亲性 Janus 纳米粒子及其应用进展                               ·1985·


            种单体溶进种子球，制备乳液胶束引发聚合，在聚                             种生产速率产量太低         [33] 。
            合的过程中，由于聚合物两相的不相容性以及诱导                                 利用微流体技术的优点，除了保留 Janus 颗粒的
            相分离，最终得到 Janus 纳米粒子           [27] 。Liu 等 [28] 将具  高单分散性、具有双润湿性、形状各向异性和磁力
            有交联的核-壳结构的 PS@TiO 2 颗粒作为种子，通                       响应能力等特点外，两部分的组成和大小都是可调
            过溶胀法将聚合物聚苯乙烯（PS）挤到核-壳结构的                           的，粒子各向异性的频谱呈现多样性。但是，微流
            壳体上，得到一个各向异性的 PS/TiO 2  Janus 纳米粒                  体技术对于装置稳定性要求较高，任何扰动都有可
            子，然后对纳米粒子的一边进行接枝改性，得到各                             能影响制备效果，大大降低了其制备效率，并且设
            向异性的 TiO 2 /MPS Janus 纳米粒子。                        备技术也限制了该方法制备纳米级 Janus  颗粒。
                 采用相分离法具有制备工艺简单、生产效率较
            高等优点，但是所制得的 Janus 颗粒粒径分布较宽、                        3   两亲性 Janus 纳米粒子的应用
            单分散性较差，不适用于对颗粒单分散性要求较高
                                                                   两亲性 Janus 粒子能够将两种不同基团或者聚
            的领域。
                                                               合物组合到单个纳米粒子上，而赋予其独特的性能，
            2.4.2    微流体技术
                                                               从而在表面活性剂        [34-41,5] 、医用粘合剂 [42] 、固定酶 [43-44] 、
                 微流体技术是指将含有光引发剂的单体通过微
                                                               功能涂层    [45-47] 、催化剂 [48-49] 以及生物传感器   [50] 等方
            流体装置管道，利用流体的剪切作用，将两相平行
                                                               面具有良好的应用。
            流动的流体“切割”成小液滴，随后利用光辐射引
            发聚合形成 Janus 粒子。微流体通常可以分为 T 型               [29] 、  3.1   表面活性剂的应用
                                                                   两亲性 Janus 粒子表面两侧分别含有亲水基和
            Y 型或双芯毛细管微流体。
                                                               亲油基，具有与表面活性剂类似的双亲特性，同时
                 T 型微通道即两条微通道垂直在芯片上呈现出一
            个 T 型结构。Wang 等      [30] 结合 T 型微流体与磁驱动诱            具有各向同性粒子的 Pickering 效应，显著提升了其
                                                               乳化能力和界面稳定性          [34] 。与表面均一粒子相比，
            导相分离法合成两亲性 Janus 粒子，首先将反应物加
            入 T 型微流通道中形成混合液滴，在磁力驱动下使不                          Janus 粒子在油/水界面的吸附能是表面均一粒子的
            同组分的物质发生相分离形成两亲性 Janus 粒子。                         3 倍 [35] 。与表面均一的粒子相比，平均接触角为 0°
                 如图 8 所示，Y 型微通道即两条微通道呈现出                       及 180°时，Janus 粒子仍能够保持很强的吸附力，表
            一个 Y 型结构。Yang 等        [31] 用 Y 型微流体法，在共           明 Janus 粒子能更有效地稳定乳液           [36] 。
            流体水相中生成包含两种不相容的有机相的单分散                                 两亲性 Janus 纳米粒子作为乳化剂在乳液聚合
            Janus 液滴，通过光辐射聚合法制备两亲性单分散的                         反应中得到实际应用         [37] ，其乳化状态与两亲性 Janus
            Janus 聚合物粒子。                                       粒子两侧的化学组成密切相关              [38] 。Tang 等 [39] 通过种
                                                               子乳液聚合相分离方法制备了雪人结构的聚合物-
                                                               无机复合 Janus 颗粒，用于乳化石蜡/水体系；在石
                                                               蜡凝固后，Janus 颗粒在界面的取向被固定；Janus
                                                               颗粒在界面具有高度一致的取向性，亲水一侧全部
                                                               朝向水相，亲油一侧全部朝向油相；分别改性颗粒
                                                               两侧化学组成，能够充分调控 Janus 颗粒两侧润湿
                                                               性乃至亲水/亲油特性反转。
                                                                   通过对两亲性 Janus 粒子改性，引入不同润湿
                                                               性的高分子链段甚至响应性高分子，可制备功能性
                                                               Janus 颗粒 [40] 。Tu 等 [41] 制备出一侧富含疏水性单体
                                                               苯乙烯，另一侧富含 pH 敏感的亲水性单体丙烯酸；
                                                               这些 Janus 粒子可以稳定不同类型的乳化液(O/W 和

                   图 8    Y 型微流体通道制备 Janus 粒子     [32]         W/O)，更重要的是，随着溶液 pH 的变化，引发乳
            Fig. 8    Preparation of Janus particles by Y-type microfluidic
                   channel [32]                                液的相反转。在 pH=2.2 变为扁圆型并在悬浮液中形
                                                               成胶束为 W/O 乳液；在 pH=11.0 时，形态就变为哑
                 Y 型微通道和 T 型微通道制备的粒子尺寸一般                       铃状，并为 O/W 乳液。两亲性 Janus 能够通过改变
            较大，通过双芯毛细管微流体装置，可制备出亚微                             温度和 pH 实现响应性独立调控，进一步调控乳液
            米大小的两亲性 Janus 粒子，单个微流体生产装置                         类型和稳定性。
            可以达到几十微升每分钟的速率生产液滴，但是这                                 采用两亲性 Janus 粒子能够实现油水分离以及
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