各向异性粒子对乳液的稳定机理及其在多层次结构构建中的应用

本项目以细乳液聚合、(无皂)乳液聚合和分散聚合等方法合成不同分子结构、尺寸、交联度的纳米至亚微米级单分散种子；利用辐射种子聚合，选择不同种类的单体，通过调节单体/聚合物的溶胀比、单体中交联剂的含量、吸收剂量和剂量率等手段，制备具有不同尺寸、结构和性质的各向异性粒子(如雪人型和树莓型)；研究其对乳液稳定性的影响，丰富和完善Pickering乳液的理论研究；以各向异性粒子稳定的O/W或W/O乳液及高内相乳液(HIPE)为模板，利用γ射线可在常温下同时引发聚合、交联及还原等反应的优势，根据需要可在水相中添加金属离子，通过单体和交联剂作用将各向异性粒子在油水界面上组装构建的多层次结构固定，同时复合无机纳米粒子，从而一步获得新颖的多层次结构复合材料；研究各向异性粒子形态及其尺寸对多层次结构复合材料性能的影响，重点研究发光及催化性能，以期获得具有应用前景的功能性材料。

本项目以不同形貌的各向异性粒子为颗粒乳化剂稳定不同单体的乳液体系，通过辐射聚合反应构建多层次结构材料，并对其功能进行初步研究。取得如下主要研究进展和成果：. 1) 根据需要设计不同合成方案，包括种子分散聚合或种子乳液聚合，并结合溶胶—凝胶法与无机纳米粒子的合成，通过控制种子球的性质与用量、第二单体的性质与用量、乳化剂或分散剂的种类及浓度、吸收剂量和剂量率、温度等因素，获得各种不同尺寸、不同性质和不同形貌(哑铃型、雪人型、树莓型、多头、花瓣状、蠕虫状或三角形等)的各向异性粒子；. 2) 以不同的各向异性粒子稳定乳液，研究其对乳液的类型及稳定性的影响，发现无论亲水性还是疏水性的各向异性粒子稳定的都是反相乳液，这完全不同于一般乳化剂和球形均一粒子的情况；而且各向异性粒子的用量只占乳液的1%以下，得到的乳液很稳定，说明各向异性粒子的稳定效率极高。这一研究不仅丰富和完善了Pickering乳液的理论，而且还进一步提出了亟待解决的新的科学问题；. 3) 以不同的各向异性粒子稳定的乳液为模板，利用辐射聚合一步构筑功能化的多层次结构微球或多孔材料，并初步研究了多层次多孔材料在吸油等方面的应用；同时，利用树莓型粒子可以形成具有阻燃性能的透明膜，或构建具有很强吸附力的超疏水表面，如进一步复合Ag纳米粒子，能获得具有抗菌能力的超疏水表面。. 以上部分研究工作已在Langmuir、J. Polym. Sci. A: Polym. Chem.、Colloid Polym. Sci.、Mater. Lett.等国际重要学术刊物上发表SCI收录论文10篇。本项目的研究开启了利用各向异性粒子稳定的Pickering乳液聚合构建多层次结构材料的这一新途径，并首次发现各向异性粒子在稳定乳液方面不同于一般乳化剂和球形均一粒子的特殊性质，进一步证实各向异性粒子对乳液的高效稳定效果，同时也提出了亟待解决的新的科学问题——各向异性粒子稳定乳液的机理研究。