Pickering乳液在功能高分子材料研究中的運用分析

摘 要：目前，人們生產(chǎn)、生活帶來的糧食、能源以及環(huán)境問題比較突出，新材料技術(shù)發(fā)展成為社會普遍關(guān)注的方面，這種環(huán)境下具有能源、信息轉(zhuǎn)換和傳遞優(yōu)點的功能高分子材料受到世界普遍關(guān)注。此類材料在原有力學性能的基礎(chǔ)上，還具有催化性、熒光性、光敏性以及生物相容性等特點，具有耐腐蝕、強度高、質(zhì)量輕等優(yōu)點。但是這種材料的加工制作比較困難，而Pickering乳液的應(yīng)用能夠解決功能性高分子材料加工困難問題。文章主要分析Pickering乳液的應(yīng)用特點和在功能高分子材料中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：功能高分子材料；Pickering乳液；運用

Pickering乳液是一種新興材料加工乳液，它與傳統(tǒng)有機表面活性劑乳液相比具有很多優(yōu)勢，比如此乳液可再生、穩(wěn)定性強、低成本、低毒等，被廣泛應(yīng)用于石油、食品、化妝產(chǎn)品的生產(chǎn)中，另外在新材料合成和催化反應(yīng)方面具有較高的應(yīng)用價值[1-2]。目前，由于Picke

ring乳液良好的穩(wěn)定性、制備性等特點被廣泛應(yīng)用于功能性高分子材料的制備中，具有很好的發(fā)展前景。

1 Pickering乳液概括

Pickering乳液是由兩種互不相容的溶液組成的混合體系，主要存在形式是其中一相以液滴的形式存在另一相中[3]。一般情況下因為油水界面積比較大，油和水的狀態(tài)同上為不相容的狀態(tài)，乳液一般以一種極不穩(wěn)定的狀態(tài)存在，為了解決這個問題一般需要向體系中添加乳化劑，降低溶液的表面張力，提高乳液穩(wěn)定性。人們對于這類穩(wěn)定性乳液的研究比較少，直到上世紀初才發(fā)現(xiàn)固體粒子穩(wěn)定乳液的存在，Pickering乳液就是一種比較好的固體粒子穩(wěn)定乳液。其制備特性主要是通過固體粒子在油水界面的吸附作用于水/油界面，形成固體粒子單層/多層膜，實現(xiàn)穩(wěn)定乳狀液。Pickering乳液具有以下優(yōu)點：減少乳化劑的使用量，節(jié)省制作成本；無污染、毒性??；乳液穩(wěn)定性好，不容易受油、鹽、溫度計pH值等因素的影響；固體粒子比較容易分離，能夠?qū)崿F(xiàn)重復(fù)利用的功能。

2 Pickering乳液在功能高分子材料中的應(yīng)用

2.1 Pickering乳液在特殊機械性能功能高分子材料制備中的應(yīng)用

特殊機械性能功能高分子材料包含兩種類型的材料，一種是多孔高分子材料，另一種是高強度光學透明高分子材料[4]。其中多孔高分子材料表面性質(zhì)比較特殊，其表面有很多特殊的孔結(jié)構(gòu)，在生物學、化學等領(lǐng)域的應(yīng)用價值比較高。這種材料的制備方法一般是利用傳統(tǒng)大分子結(jié)構(gòu)模板法、膠態(tài)晶體模板法等，但是這些方法的制備工藝比較復(fù)雜，而且制作出的材料穩(wěn)定性不高。近幾年采用Pickering乳液制備方法進行材質(zhì)的制備具有很好的效果，有關(guān)專家采用這種方法制備多孔高分子材料，結(jié)合皂石黏土作為穩(wěn)定劑制備核-殼結(jié)構(gòu)的多孔“軟”聚合物，在單位為苯乙烯和丙烯酸等環(huán)節(jié)下實施聚合處理，能夠比較容易得到核-殼結(jié)構(gòu)的多孔“軟”聚合物，制作出的材質(zhì)應(yīng)用于傳感器領(lǐng)域有較高的使用價值[5-6]。

高強度光學透明高分子材料在液晶顯示器、光纖、信息光盤等的應(yīng)用中比較廣泛，這種材料比較容易加工成雙面非球面透鏡等復(fù)雜光學元件，能夠避免光學晶體固有的缺陷，具有質(zhì)輕、成本低、抗沖擊等優(yōu)勢。這種材料在制備過程中利用Pickering乳液能夠提高符合材料的機械性能，提高其光學透明性。

2.2 生物活性高分子材料制備中Pickering乳液所起的作用

生物活性高分子材料主要應(yīng)用于活體中，對醫(yī)學有很大的貢獻作用，其醫(yī)療功能比較強，而且具有耐生物老化、生物相容性。這類材料主要分為生物相容型高分子材料、藥物釋放和送達型高分子材料兩種類型。其中藥物釋放與送達載體型高分子材料的主要應(yīng)用于藥物的生產(chǎn)和提取等方面。這類材料在使用的過程中往往需要有效釋放和保存。包覆有很好的隔離和控制釋放作用，而中空復(fù)合微球應(yīng)用于內(nèi)部空腔能包合活性藥物，并控制釋放。利用Pickering乳液進行制備，將合成后的膠囊存儲于合適的溫度中，控制釋放處理后，將模型藥物從混合膠囊的釋放出來，從而能夠制備出藥物釋放與送達載體型高分子材料。這種材料的治療方法比較多，但是傳統(tǒng)的制作方式操作步驟比較繁瑣，制備時間過長，容易影響中空復(fù)合物內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式，如果利用Pickering乳液進行制備能夠簡化其操作程序，使材料孔隙更加均勻。

生物相容性高分子材料主要是指在自然界生命體內(nèi)作用下能夠改變物質(zhì)的化學結(jié)構(gòu)的一種材料，而且它的應(yīng)用能夠很好地降低相對分子質(zhì)量和性能。此類高分子材料主要應(yīng)用于醫(yī)學臨床、藥物治療以及醫(yī)療器材等方面的應(yīng)用均比較多。采用Pickering乳液制備這種高分子材料，采用二氯甲烷做油相，采用仿生納米磷灰石作為晶體的穩(wěn)定劑，制備出具有可生物講解和生物相容特性的材料，能夠廣泛應(yīng)用于骨科治療中。Pickering乳液制備法應(yīng)用于生物相容性高分子材料制備中與傳統(tǒng)方法相比具有無毒、無污染、可降解等優(yōu)勢，所以這種新型制備方法被廣泛應(yīng)用于生物相容性高分子材料的制備中。

2.3 Pickering乳液在電磁特性材料制備中的應(yīng)用

電磁特性高分子材料主要分為電特性高分子材料和磁性高分子材料，其中具有電特性高分子微球在非水溶劑中具有較好的電容性和穩(wěn)定性。這種材料應(yīng)用于電子設(shè)備顯示屏上具有較好的靈活性和可靠性，而且制作成本比較低，能量消耗也比較低。這類材料的制備一般是利用金屬顆粒沉淀法、量子點富集法等，而采用這些方法進行制備時為了使聚合物微球表面上帶有電荷，一般需要采用兩種方式進行解決，奇異材質(zhì)表面活化后將粒子表面活化劑吸附于聚合微球的表面；其二是在無皂乳液聚合和分散聚合過程中，要合理控制添加劑的量。以上傳統(tǒng)制備方法應(yīng)用于電特性高分子材料制備中有一定的缺陷，比如生成的材質(zhì)表面結(jié)構(gòu)不均勻，進而影響材質(zhì)的使用性能。而采用Pickering乳液聚合物制備電特性高分子材料，能夠有效解決傳統(tǒng)制備方法中材質(zhì)表面結(jié)構(gòu)不均勻的問題，而且在材料生產(chǎn)制備過程中對環(huán)境沒有任何的污染性，屬于綠色環(huán)保性制備方法，具有良好的發(fā)展前景。

磁性高分子材料具有高分子的磁性功能和多功能性，能夠在外加磁場的作用下方便地進行分離，同時又能夠通過表面改性賦予其表面多種功能。正是因為磁性高分子材料的這種功能，所以其被廣泛應(yīng)用于靶向藥物、細胞分離機免疫測定中。很多磁性微球都屬于聚合物包裹磁性粒子，傳統(tǒng)的制備方法是通過單體聚合摻雜磁性粒子的方法，但是這種方法操作比較繁瑣，制備成本比較高，而且制備出的磁性材料分布不均勻，影響材料的使用性能。而采用Pickering乳液聚合物制備磁性高分子材料，能夠很好的解決以上問題。這種制備原理是利用轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器在每個乳珠所處狀態(tài)相同的環(huán)境下，預(yù)見聚合產(chǎn)生微球的粒徑分布寬、窄度，從而降低磁性聚合物的分散性。

2.4 Pickering乳液在化學反應(yīng)特性高分子材料制備中的應(yīng)用

化學反應(yīng)特性高分子材料主要包含高分子Janus粒子材料、pH響應(yīng)高分子材料、分子印記高分子材料。其中Janus粒子材料是一種具有特殊雪花反應(yīng)特性的高分子材料，它具有不同特性的非中心對稱特性，其表面由兩種不同的化學和形貌構(gòu)成。這種材料除了具有高分子特性以外，還具有Janus粒子特性，具有廣泛的應(yīng)用范圍。Janus粒子材料的傳統(tǒng)制備方法有：選擇性表面改性、控制表面成核以及相分離手段等。傳統(tǒng)指標方法穩(wěn)定性不高。而Pickering乳液制備方法應(yīng)用與Janus粒子材料的制備中具有較高的穩(wěn)定性、分散性等特點，但是在制備的過程中一定要注意高分子Janus粒子顆粒的尺寸性，以便控制其性能。

pH響應(yīng)高分子材料是一種能夠因為pH值的變化而產(chǎn)生體積形態(tài)變化的一種高分子材料，pH響應(yīng)高分子材料具有良好的穩(wěn)定性和靈敏性，使用范圍比較廣。有關(guān)專家研究發(fā)現(xiàn)合成具有高溫的pH響應(yīng)高分子材料，并以納米膠作為Pickering乳液的穩(wěn)定劑，分析納米凝膠的界面功能，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過這種方法制作的pH響應(yīng)高分子材料具有較高的化學穩(wěn)定性。

分子印記高分子材料屬于一種特定分子材料，具有專一識別性能，其應(yīng)用優(yōu)勢比較多，包含使用壽命長、高度親和性、穩(wěn)定性好、制備成本低一級抗惡劣環(huán)境等優(yōu)勢。被廣泛應(yīng)用于特種資源回收、藥物釋放以及仿生傳感等方面。專家研究顯示，利用Pickering乳液制備分子印記高分子材料，采用改性酶母、木質(zhì)素等物質(zhì)作為Pickering乳液的穩(wěn)定劑進行制備，利用疏水性納米為磁性載體，磁性分子具有較好的選擇性識別能力和良好的再生能力，比較適合應(yīng)用于受控藥物的遞送。分子印記高分子材料的傳統(tǒng)指標方法主要有表面印記、擴散聚合等方法，但是這些方法在制備的過程中比較復(fù)雜，而且產(chǎn)物的性能比較差；而采用Pickering乳液進行制備，能夠?qū)⒎肿佑∮洸牧暇鶆虻姆植加诰酆衔⑶虻谋砻?，使材料結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，而且提高材料的選擇性和重復(fù)利用性。

3 結(jié)束語

Pickering乳液以其高穩(wěn)定性、催化性、熒光性、光敏性、高耐腐蝕性、高強度、質(zhì)量輕等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于高分子材料的制備中，大大提高高分子材料的結(jié)構(gòu)性能和制備效率，促進高分子材料的進一步發(fā)展。所以說Pickering乳液比表面活性劑穩(wěn)定的乳液具有更大的應(yīng)用范圍，隨著技術(shù)的發(fā)展和社會的進步，Pickering乳液將更加貼近我們的生活，其在化工新材料、功能材料及醫(yī)藥材料中發(fā)揮更大的作用。

參考文獻

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作者簡介：戴瀟燕（1979，3-），女，籍貫：山東省煙臺市，現(xiàn)職稱：講師，學歷：碩士，研究方向：高分子功能材料。