Page 16 - 《精细化工》2020年第5期
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·866· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷
同一体系中，以 W/O/W 型和 O/W/O 型复合乳液最 哈佛大学 WEITZ 课题组 [18-20] 在复合乳液拓扑
为常见；Janus 乳液是由具有不同的化学和物理性质 结构的调控方面作了大量贡献。早在 2005 年就利用
的两种油相半球组成，从而使得 Janus 液滴的拓扑 同轴微毛细管将 3 种不相混溶的流体相互分离并在
结构具有各向异性；而多层乳液的液滴是由多层离 汇合处一步乳化形成液滴（见图 2），当 3 种流体
子型表面活性剂和带相反电荷的聚电解质层包裹而 的流速发生改变，双重乳液的液滴尺寸以及内相液
成。近些年来，复合型乳液因其独特的结构特征， 滴的数量都会发生相应的变化，通过将挥发性流体
在食品、药物传递、化妆品、光学透镜、生物分析 作为中间相并随后将其蒸发，能得到相应结构的聚
及材料领域展现出良好的应用前景 [4-9] ，并越来越受 合物 [21] 。
到研究者的重视，是当前乳液领域的主要研究方向
之一。特别在材料领域，因复合型乳液的模板作用，
已成为各向异性材料制备的主要方法，通过改变体
系成分含量，可实现各向异性材料拓扑结构的调控，
从而表现出许多特殊的性能。如，通过模板作用制
备的 Janus 粒子，极易进行各向异性修饰，在界面
上具有强的吸附特性，并且还具有较为特殊的聚集
行为，易发生自组装，从而进一步组装成具有多层
次复杂结构的大聚集体或新型功能材料，这些特征
使其在表面活性剂、药物运输、界面修饰、电子纸、
传感器及油水分离等领域有着广泛的应用前景 [10-14] 。
但是，通过精细的设备或者改变体系内各成分含量 图 2 a—同轴微毛细管流体装置的示意图；b~e—仅含有
一个内部液滴的双重乳液；f~g—含有许多液滴的
来调控复合型乳液拓扑结构，并进一步制备各向异
双乳液；h—双乳液滴 [21]
性材料，大多存在反应过程繁琐、操作麻烦且不能 Fig. 2 Schematic of the coaxial microcapillary fluidic
大批量制备等问题。该文综述了近十几年来关于复 device (a); double emulsions containing only one
合型乳液拓扑结构的调控方法，对比了各种方法的 internal droplet (b~e); double emulsions containing
many internal drops (f~g); double emulsion drops
优势及弊端，讨论了复合型乳液的不同拓扑结构在 (h) [21]
相关领域的应用，并对该领域今后的发展方向提出了
在早期使用微流体法调控复合乳液的拓扑结构
展望。
时，对于制备更高级的复合乳液仍然是个难题。为
此，WEITZ 课题组 [22] 又对毛细管微流体装置进行了
改进，将乳化流程分为两个步骤进行。首先通过圆
柱形通道将最内层流体乳化形成液滴，随后通过方
形毛细管将液滴注入外部流体中，再次乳化成高度
单分散的液滴。由于乳化步骤是分开进行的，通过
a—多重乳液；b—Janus 乳液；c—多层乳液 对设备尺寸和流体流速的控制，能够精确控制液滴
图 1 复合型乳液的主要类型 的数量，最终达到对乳液拓扑结构调控的目的。
Fig. 1 Main types of complex emulsions 此外，WEITZ 课题组 [20] 还尝试使用 θ 形锥形毛
细管和圆形毛细管相结合的方式来调控复合乳液的
1 复合乳液拓扑结构的调控方法
拓扑结构，将两种不混溶的油相通过 θ 形毛细管相
1.1 微流体法 互独立地通入圆形毛细管中，然后乳化形成液滴。
微流体法是调控复合型乳液拓扑结构的经典方 当 θ 形毛细管内的流体流速发生变化时，液滴的大
法，也是目前构建复合型乳液较为成熟的方法。该 小和形状也会发生变化。利用乳液的模板效应，选
方法是指通过两个通道将两种不同化学组分的流体 用能进行光聚合的单体乙氧基化三羟甲基丙烷三丙
同时注入到含有表面活性剂的水流体中，由于这两 烯酸酯（ETPTA）作为聚合相，氟烃油（FC-77）作
种流体不相溶，在表面活性剂的作用下在通道边缘 为油相，此外，还将亲水性二氧化硅颗粒掺入
形成一个单独的复合型液滴。该方法具有高度的灵 ETPTA 中，将液滴在 UV 光下诱导 ETPTA 聚合，
活性和可控性，在医疗行业 [15] 、药物制备 [16] 、各向 调控得到表面由凸面亲水和凹面疏水组成的新月形
异性聚合物颗粒 [17] 等领域都有很好的应用前景。 状的固体颗粒。
