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、生活帶來的糧食、能源以及環境問題比較突出，新材料技術發展成為社會普遍關注的方面，這種環境下具有能源、信息轉換和傳遞優點的功能高分子材料受到世界普遍關注。此類材料在原有力學性能的基礎上，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、質量輕等優點。但是這種材料的加工制作比較困難，而Pickering乳液的應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乳液的應用特點和在功能高分子材料中的具體應用。

關鍵詞：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，它與傳統有機表面活性劑乳液相比具有很多優勢，比如此乳液可再生、穩定性強、低成本、低毒等，被廣泛應用于石油、食品、化妝產品的生產中，另外在新材料合成和催化反應方面具有較高的應用價值[1-2]。目前，由于Picke

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

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，油和水的狀態同上為不相容的狀態，乳液一般以一種極不穩定的狀態存在，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，提高乳液穩定性。人們對于這類穩定性乳液的研究比較少，直到上世紀初才發現固體粒子穩定乳液的存在，Pickering乳液就是一種比較好的固體粒子穩定乳液。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，實現穩定乳狀液。Pickering乳液具有以下優點：減少乳化劑的使用量，節省制作成本；無污染、毒性小；乳液穩定性好，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，能夠實現重復利用的功能。

2 Pickering乳液在功能高分子材料中的應用

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比較特殊，其表面有很多特殊的孔結構，在生物學、化學等領域的應用價值比較高。這種材料的制備方法一般是利用傳統大分子結構模板法、膠態晶體模板法等，但是這些方法的制備工藝比較復雜，而且制作出的材料穩定性不高。近幾年采用Pickering乳液制備方法進行材質的制備具有很好的效果，有關專家采用這種方法制備多孔高分子材料，結合皂石黏土作為穩定劑制備核-殼結構的多孔“軟”聚合物，在單位為苯乙烯和丙烯酸等環節下實施聚合處理，能夠比較容易得到核-殼結構的多孔“軟”聚合物，制作出的材質應用于傳感器領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雜光學元件，能夠避免光學晶體固有的缺陷，具有質輕、成本低、抗沖擊等優勢。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用于活體中，對醫學有很大的貢獻作用，其醫療功能比較強，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用于藥物的生產和提取等方面。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，而中空復合微球應用于內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，容易影響中空復合物內部結構形式，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作用下能夠改變物質的化學結構的一種材料，而且它的應用能夠很好地降低相對分子質量和性能。此類高分子材料主要應用于醫學臨床、藥物治療以及醫療器材等方面的應用均比較多。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，能夠廣泛應用于骨科治療中。Pickering乳液制備法應用于生物相容性高分子材料制備中與傳統方法相比具有無毒、無污染、可降解等優勢，所以這種新型制備方法被廣泛應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定性。這種材料應用于電子設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。以上傳統制備方法應用于電特性高分子材料制備中有一定的缺陷，比如生成的材質表面結構不均勻，進而影響材質的使用性能。而采用Pickering乳液聚合物制備電特性高分子材料，能夠有效解決傳統制備方法中材質表面結構不均勻的問題，而且在材料生產制備過程中對環境沒有任何的污染性，屬于綠色環保性制備方法，具有良好的發展前景。

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盤反應器在每個乳珠所處狀態相同的環境下，預見聚合產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乳液在化學反應特性高分子材料制備中的應用

化學反應特性高分子材料主要包含高分子Janus粒子材料、pH響應高分子材料、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，具有廣泛的應用范圍。Janus粒子材料的傳統制備方法有：選擇性表面改性、控制表面成核以及相分離手段等。傳統指標方法穩定性不高。而Pickering乳液制備方法應用與Janus粒子材料的制備中具有較高的穩定性、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響應高分子材料是一種能夠因為pH值的變化而產生體積形態變化的一種高分子材料，pH響應高分子材料具有良好的穩定性和靈敏性，使用范圍比較廣。有關專家研究發現合成具有高溫的pH響應高分子材料，并以納米膠作為Pickering乳液的穩定劑，分析納米凝膠的界面功能，發現經過這種方法制作的pH響應高分子材料具有較高的化學穩定性。

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，其應用優勢比較多，包含使用壽命長、高度親和性、穩定性好、制備成本低一級抗惡劣環境等優勢。被廣泛應用于特種資源回收、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、木質素等物質作為Pickering乳液的穩定劑進行制備，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，比較適合應用于受控藥物的遞送。分子印記高分子材料的傳統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雜，而且產物的性能比較差；而采用Pickering乳液進行制備，能夠將分子印記材料均勻的分布于聚合微球的表面，使材料結構更加穩定，而且提高材料的選擇性和重復利用性。

3 結束語

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

參考文獻

[1]李磊，張巧玲，劉有智，等.Pickering乳液在功能高分子材料研究中的應用[J].應用化學，2015，6：611-622.

[2]劉悅，陳朝霞，段蘭蘭，等.Pickering乳液聚合制備聚合物/GO復合乳液研究進展[J].膠體與聚合物，2015，2：93-96.

[3]張超.基于Pickering乳液制備功能材料研究[D].西安科技大學，2011.

[4]周君，喬秀穎，孫康.Pickering乳液的制備和應用研究進展[J].化學通報，2012，2：99-105.

[5]牛林.聚丙烯酸酯類可再分散乳膠粉的制備與應用研究[D].華南理工大學，2013.

[6]鄒聲文.Pickering乳液模板法制備結構可控的多孔聚合物微球和整體柱[D].華南理工大學，2014.

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