Page 41 - 精细化工2020年第2期

第 2 期 王 肖，等: γ-FeOOH-g-PDMAEMA 稳定的 Pickering 乳液及其响应性能 ·243·

of 35 ℃. The as-prepared Pickering emulsions were highly stable and demonstrated reversible pH and
temperature dual responsive behaviors.
Key words: PDMAEMA; ATRP; γ-FeOOH; Pickering emulsion; responsive behavior; functional
materials

近年来人们在 Pickering 乳化剂方面进行了大量 市光复精细化工研究所；FeSO 4 •7H 2 O、三（2-二甲
研究 [1-3] 。Pickering 乳化剂通常是指固体颗粒代替表 氨基乙基）胺、无水乙醇（C 2 H 5 OH）、乙二胺、2-
[4]
面活性剂分子用于稳定乳液 。其中聚合物接枝纳 溴代异丁酸、CuBr 2 、辛酸亚锡，AR，国药集团化
米粒子可以精确和高效调节纳米粒子的表面性质， 学试剂有限公司；蒸馏水，实验室自制。
[5]
从而获得稳定乳液，是目前的研究重点 。其中， S-4800 型场发射扫描电镜，日立高新技术有限
聚甲基丙烯酸 N,N-二甲基氨基乙酯（PDMAEMA） 公司；JEM-2100 型透射电子显微镜，日本 JEOL 公
因具有 pH、温度及 CO 2 等多重响应性，且当其接枝 司；Nicolet is50 型傅立叶红外光谱仪，美国赛默飞
到固体颗粒表面时仍保持响应性的特点，引起了国 世尔科技公司；TGA-5500 型热重分析仪，德国耐驰
内外的广泛关注 [6-10] 。 公司；Nikon Eclipse Ci-L 型偏光显微镜，日本尼康
然而，在 PDMAEMA 接枝纳米粒子研究中，大 公司；Zeta PALS 型 Zeta 电位及纳米粒度仪，美国
多都需要先对纳米粒子进行表面修饰，将引发剂锚 布鲁克海文仪器公司；FE20 型数显酸度计，梅特勒
固在纳米粒子表面，制备工艺繁琐。Tang 等 [11] 通过 托利多（上海）有限公司；KQ-100E 型超声波清洗
自由基聚合法将 PDMAEMA 接枝到纤维素纳米晶 器，昆山市超声仪器有限公司；IKAT18 型均质机，
体表面，得到的 CNC-g-PDMAEMA 具有 pH 及温度 德国 IKA 仪器设备有限公司。
响应特性，考察了溶剂极性、粒子浓度、电解质浓 1.2 γ-FeOOH-Br 和 γ-FeOOH-g-PDMAEMA 的制备
度、pH 值等因素对 Pickering 乳液稳定性的影响。 采用共沉淀法制备 γ-FeOOH-Br。取 5.6 g （0.02
但需要先在 CNC 的表面引入 APS 引发剂，工艺复 mol）FeSO 4 •7H 2 O 加入到 1000 mL 蒸馏水中，加入
杂，油相为甲苯时，其 pH 响应特性不明显。邱玉 1.1 g（0.006 mol）2-溴代异丁酸，磁力搅拌至完全
峰等 [12] 利用自由基聚合法将 PDMAEMA 接枝于 溶解后，用乙二胺调节 pH=9，室温下搅拌 8 h。将
SiO 2 纳米颗粒上，得到的 SiO 2 -g-PDMAEMA 具有 产物离心，用无水乙醇洗涤 3 次，置于真空干燥箱
pH 和温度双重响应性，可用于 Pickering 乳液的制 烘干，得到粉末状表面含引发剂的 γ-羟基氧化铁，
备。但此工艺中需要先用 KH570 对 SiO 2 颗粒表面 记作 γ-FeOOH-Br。
进行改性，且自由基聚合不可控，制备工艺复杂。所 采用 SI-ATRP 法 [13] 合成 γ-FeOOH-g-PDMAEMA。
制得的 Pickering 乳液对温度的响应性能也不显著。 取干燥后的 0.5 g γ-FeOOH-Br 加入到 Schlenk 瓶中，
γ-FeOOH 因具有环境友好、可见光吸收强和类 依次加入 30 mL 苯甲醚、6 mL DMAEMA、1.58 mg
芬顿催化活性等优点，本文拟将 PDMAEMA 接枝于 （0.007 mmol）溴化铜和 6.24 mg（0.04 mmol）三
γ-FeOOH 纳米粒子上，获得多重响应型的 γ-FeOOH- （2-二甲氨基乙基）胺，充分搅拌使 γ-FeOOH-Br
g-PDMAEMA Pickering 乳化剂。采用共沉淀法，一 均匀分散。然后通氮气 30 min 排除空气，加入 0.2 mL
步制表面含引发剂的 γ-FeOOH 纳米粒子，避免了 辛酸亚锡溶液。将 Schlenk 瓶置于 60 ℃水浴进行反
二次修饰，工艺更为简单；再采用表面引发的 原 应，当达到所需的聚合物分子量时，终止反应。将
子转移自由基聚合法（SI-ATRP），直接在表面含引 产物沉淀，离心提纯后得到 PDMAEMA 接枝的
发剂的 γ-FeOOH 纳米粒子上接枝 PDMAEMA，得 γ-FeOOH 粒子刷，记作 γ-FeOOH-g-PDMAEMA。
到 γ-FeOOH-g-PDMAEMA；以其作为 Pickering 乳化 1.3 Pickering 乳液的制备
剂，考察 Pickering 乳液的稳定性及双重响应性，以 在水中分别加入质量分数为 0.01%、0.02%、
期拓展其在油污处理和回收等领域的应用潜能。 0.05%、0.2%、0.5%和 0.8%的 γ-FeOOH-g-PDMAEMA
乳化剂，与甲苯等体积混合后，常温常压下，用匀
1 实验部分
浆机在 6000 r/min 下乳化 2 min，得到不同质量分数
1.1 主要试剂与仪器 γ-FeOOH-g-PDMAEMA 稳定的 Pickering 乳液。
甲基丙烯酸 N,N-二甲基氨基乙酯（DMAEMA） 1.4 性能表征
（使用前过中性氧化铝柱以除去其中的阻聚剂）， 将 γ-FeOOH-Br 和 γ-FeOOH-g-PDMAEMA 用乙
AR，天津市大茂化学试剂厂；苯甲醚，AR，天津 醇分散稀释到一定浓度，滴在硅片上，干燥后用导