温度敏感型Janus聚合物粒子的制备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种温度敏感型Janus聚合物粒子的制备方法，可用于做成“自驱动马达”，属于高分子材料技术领域。
【背景技术】
[0002]Janus聚合物是近几年新出现的一个研宄领域，其不对称的结构为聚合物的多功能性提供了结构基础。而在多功能Janus聚合物的开发和研制过程中，以改变聚合物不对称性使聚合物具有更多功能的做法尤为受到关注。而通过温度进行控制Janus聚合物的多功能性，在Janus聚合物表面制备具有温敏性外壳的做法更是少有人涉及。
[0003]所谓“自驱动马达”是指改变聚合物结构，使得聚合物在反应过程中产生的化学能可以转变成动能，推动聚合物本身运动，有希望于应用于实施集合任务的智能机器人之上(Gao W，Pei A, Fen XM, Hennessy C，and Wang J，JACS，2013, 135,998-1001)。随着人们对“自驱动马达”这一概念的逐渐认识，通过改变聚合物不对称性来使聚合物本身具有能动性，使反应化学能改变成机械能，正逐渐成为科学家们的共识。
[0004]本次实验就是通过在Janus聚合物表面制备具有温敏性外壳进而通过温度改变Janus聚合物功能的一次大胆创新，为Janus聚合物的多方向研宄开辟了更大的探索空间。
【发明内容】
[0005](一 )要解决的技术问题
[0006]本发明的目的是提供一种获得温度敏感型Janus聚合物粒子的制备方法。这种方法首先采用蒸馏沉淀聚合法，将一定比例的DVB(二乙烯基苯)和ΜΑΑ(α_甲基丙烯酸)进行聚合，制备了带有羧基的单分散的聚合物微球，其中粒径可以控制在I微米到2微米之间，作为Janus粒子的母体。再用dip-dropping法，通过离子派镀的方法获得含钼的Janus聚合物，再以此聚合物为种子和NIPAM(N-异丙基丙烯酰胺)进行聚合反应，制备具有温敏性外壳的Janus聚合物粒子。
[0007]( 二 )技术方案
[0008]本发明所采用的技术方案是:采用蒸馏沉淀聚合法，以DVB(二乙烯基苯)为交联剂，ΜΑΑ(α-甲基丙烯酸)为功能性单体，制备单分散聚合物微球(P(DVB-co-MAA))，作为Janus粒子的母体。用dip-dropping法，将聚合物微球悬池液涂于洁净的娃片或玻璃片表面上，在范德华力的作用下，单分散的聚合物微球自组装成为规整的单层膜结构，在其表面通过离子溅射，溅镀上一层Pt，从而获得上表面覆盖金属Pt的不对称聚合物微球P (DVB-co-MAA) OPt。再以此聚合物为种子，以MBA(N，N亚甲基双丙烯酰胺)为交联剂，AIBN(偶氮二异丁腈)为引发剂，NIPAM(N-异丙基丙烯酰胺)为温敏性单体，在聚合物表面聚合一层P (MBA-co-NIPAM)温敏性的外壳，最终获得具有温敏性外壳的Janus聚合物粒子。
[0009](三)具体反应过程
[0010]本发明提供的制备温度敏感型Janus聚合物粒子的制备方法，制备出的Janus聚合物具有温度可控性，在Janus聚合物表面聚合温敏性单体NIPAM，使得可以通过调节温度，改变NIPAM的亲疏水性，进而调节Janus聚合物上的Pt.对催化过氧化氢(H2O2)，生成氧气(O2)的反应速率。
[0011]本发明所述的制备温度敏感型Janus聚合物粒子的制备方法，包括以下步骤:
[0012]1.以乙腈为溶剂，MAA为聚合单体，DVB为交联剂，加入定量引发剂，进行蒸馏沉淀聚合，制备单分散聚合物微球(P(DVB-co-MAA))。
[0013]2.将得到的P (DVB-CO-MAA)溶液均匀的涂布在玻璃基片上，得到规整的单层膜结构。
[0014]3.通过离子溅射法，在单层膜上溅镀一层Pt，从而获得上表面覆盖金属Pt的不对称聚合物微球P (DVB-co-MAA) iPto
[0015]4.将得到的上表面覆盖金属Pt的不对称聚合物微球P (DVB-co-MAA) OPt分散到乙腈中，作为下一步聚合物的种子。
[0016]5.在第4步的产物中加入少量丙烯酸类单体，通过氢键和配位作用将丙烯酸类单体吸附于P(DVB-co-MAA) iPt表面，以达到导入表面双键的作用。
[0017]6.以第5步处理过的不对称聚合物微球P (DVB-co-MAA) OPt为种子，加入定量引发剂和交联剂，进行种子蒸馏沉淀聚合。在聚合过程中加入温敏性单体NIPAM，使种子表面长上一层温敏性的外壳。
[0018]7.待反应一段时间后，结束聚合。再对产物用乙腈进行多次处理，去除低聚物，即可获得温度敏感型Janus聚合物粒子。
[0019]上述步骤I中，引发剂为AIBN(偶氮二异丁腈)或ΒΡ0(过氧化苯甲酰)。
[0020]上述步骤4中，分散玻璃基片上的覆盖金属Pt的不对称聚合物微球，可采用在乙腈中超声或冲洗的方法。
[0021]上述步骤5中，丙烯酸类单体可为AA(丙烯酸)，ΜΑΑ(α -甲基丙烯酸)等
[0022]上述步骤6中，以MBA或EGDMA (二甲基丙烯酸乙二醇酯)等作为交联剂，AIBN或BPO作为引发剂，乙腈为溶剂。
[0023]上述步骤7中，反应时间为I小时左右，时间不宜过长，否则有交联剂自聚物。
【附图说明】
[0024]图1为包裹后温度敏感型Janus聚合物粒子的剖面示意图，其中I为P (DVB-co-MAA)聚合物微球，2为所镀金属铂，3为P (MBA-co-NIPAM)温敏性的外壳。
[0025]图2为喷铂后排列规整的P (DVB-co-MAA)聚合物微球的SEM照片。
[0026]图3为包裹后温度敏感型Janus聚合粒子的透射电镜图。
【具体实施方式】
[0027]以下是本发明的具体实施例，所述的实施例是用于描述本发明，而不是限制本发明。
[0028]实施例1
[0029]1.蒸馏沉淀聚合制备单分散P (DVB-co-MAA)聚合物微球。
[0030]取0.04gAIBN、0.6mL MAA 和 1.4ml DVB80 加入 50mL 两口烧瓶中，分散于 40mL 无水乙腈中，加入沸石，连接上刺型分馏柱、直型冷凝管和接收瓶。用50mL电热套进行加热，控制15分钟内沸腾，至蒸出约20mL乙腈，停止加热，即完成蒸馏沉淀聚合。待产品冷却后，产物用G-5砂芯漏斗抽滤，用乙腈连续清洗三次后，所得P (DVB-co-MAA)微球粒径为800nm，烘干备用。
[0031]2.排列聚合物微球单层膜。
[0032]将第I步得到的P(DVB-co-MAA)聚合物分散于少量乙腈中，均匀地涂抹在玻璃基片表面，在范德华力的作用下，自发的排成规整的单层膜结构。(见