淀粉基纳米粒子稳定Pickering乳液界面活性聚合的研究

Supracolloidal structure materials synthesized through a Pickering emulsion polymerization approach have important application merits in food and biomedical fields. In this project, RAFT agent will be firstly introduced into the backbone of starch macromolecule, and the amphiphilic starch-based nanoparticles will be then fabricated via a self-assembly process. The obtained starch-based nanoparticles will be used as Pickering stabilizer to synthesize supracolloidal structure materials through an interfacial living polymerization approach. The structure-properties relationships of starch derivates will be established based on the study of appropriate methods for regulation of starch molecular structure and aggregation structure. The adsorption or assemble status of starch-based particles on multiphase interface will be also investigated to clarify its interface behaviors and mechanism. Moreover, the kinetics of RAFT polymerization and the effect of RAFT agent on the microstructure of final material will be also investigated in detail to fabricate starch-based supracolloidal structure materials.

利用Pickering乳液聚合技术合成超粒子结构材料在化妆品及生物医药领域具有重要的应用价值。本项目将RAFT试剂引入淀粉大分子结构，对其进行适当的修饰后，利用自组装的方式制备两亲性的淀粉基纳米粒子，将其用作乳化剂稳定Pickering乳液体系中的界面活性聚合，制备超粒子结构的复合材料。研究调控淀粉分子结构和凝聚态结构的手段与方法，建立明确的构效关系；研究淀粉基纳米粒子在油-水界面的吸附或组装状态，阐明其界面行为和作用机制；研究Pickering乳液体系中RAFT聚合的反应动力学特点以及不同RAFT试剂对聚合产物微观结构及宏观性能的调控作用，制备具有良好生物相容性的淀粉基超粒子结构复合材料。

本项目将活性/控制聚合方法引入淀粉基纳米粒子稳定的Pickering 乳液体系，利用界面活性聚合的方式，制备尺寸可调且结构精致的聚合物/淀粉纳米粒子复合材料。同时，我们通过对淀粉粒子表面亲疏水性能的调控，分别建立了淀粉粒子稳定的W/O型Pickering乳液聚合体系、高内相乳液体系、Pickering乳化剂循环回用型乳液聚合体系等。具体研究内容包括：.1、将RAFT试剂引入淀粉大分子结构，对其进行适当的修饰后，利用自组装的方式制备两亲性的淀粉基纳米粒子，将其用作乳化剂稳定Pickering乳液体系中的界面RAFT活性聚合，制备了淀粉基复合粒子。.2、将ATRP活性点引入淀粉大分子骨架，利用共沉淀的方式制备表面富含溴代基团的淀粉纳米粒子（Br-SNP），采用ATRP聚合的方式将聚（N-异丙基丙烯酰胺）接枝到淀粉粒子的表面，合成了温敏聚合物刷修饰淀粉基纳米粒子，探讨的该复合粒子在稳定温度响应型Pickering乳液体系中的应用可能。.3、将淀粉基纳米粒子同时作为聚合种子和界面稳定剂，利用种子乳液聚合的方式制备了各向异性的淀粉/聚苯乙烯复合粒子。详细研究整个乳液聚合过程中，复合粒子微观形貌过渡的情况，总结了复合粒子可能形成机理；.4、设计合成了相对疏水的淀粉基纳米粒子，用于稳定亲水单体反向Pickering乳液聚合体系，详细研究了疏水粒子在多相聚合界面的行为机制及复合材料可能的形成机理。.5、通过调控淀粉基纳米粒子表面的亲疏水性，发展了一种淀粉纳米粒子稳定的高内相乳液，探讨了其在控制-释放领域潜在的应用可能。.6、制备了温敏的淀粉基纳米粒子，以其为稳定剂构建温度响应的Pickering乳液，开展了Pickeing乳液聚合体系中乳化剂粒子循环回收再利用的研究。