摘 要:文章對(duì)無機(jī)納米粒SiO2穩(wěn)定Pickering乳液的制備方法進(jìn)行簡述,分為傳統(tǒng)法、微通道乳化法、借助表面活性劑法以及表面活性劑與納米SiO2協(xié)同乳化法等方法,提出其在實(shí)際應(yīng)用中的情況,并對(duì)未來的發(fā)展進(jìn)行展望。
關(guān)鍵詞:無機(jī)納米粒SiO2;Pickering乳液;研究進(jìn)展
上世紀(jì)初,人們發(fā)現(xiàn)固體粒子能夠在油水界面上穩(wěn)定的存在,使得分散相的油滴能夠避免出現(xiàn)碰撞,出現(xiàn)變形和聚并,使得乳液更加穩(wěn)定,人們稱之為Pickering乳化劑,被固體粒子穩(wěn)定的乳液叫做Pickering乳液。近些年來,Pickering乳液逐漸受到了人們的關(guān)注,Pickering乳液的使用能夠減少乳化劑的使用數(shù)量,減少成本,防治環(huán)境污染嚴(yán)重。Pickering乳液的應(yīng)用價(jià)值極為重要。納米粒SiO2,其表面活性、增強(qiáng)性、生物相容性等都比較強(qiáng),可以被做為Pickering乳液的穩(wěn)定劑。
1 制備納米SiO2穩(wěn)定Pickering乳液的方法概述分析
制備無機(jī)納米粒SiO2穩(wěn)定Pickering乳液的方法主要有以下四種,即傳統(tǒng)法、微通道乳化法、借助表面活性劑法、表面活性劑與納米SiO2協(xié)同乳化法等。[1]
1.1 傳統(tǒng)法
傳統(tǒng)法也就是將無機(jī)納米粒SiO2分散到水相或者是油相中,形成分布均勻的分散液,將分散液加入到合適的油相或者水相中,然后進(jìn)行高速的攪拌,振蕩等,從而獲得Pickering乳液。
1.2 微通道乳化法
這種方法是在1997年由日本提出的,也就是利用尺寸均勻的微通道,通過加壓的方法將分散相壓入到連續(xù)相中,在界面張力的影響下,使分散相能夠形成大小相同的液滴,然后將其分散到連續(xù)相中,獲得乳狀液。乳液滴表面上的SiO2粒子有比較厚的包裹層,能夠形成大小相同的乳液滴,并且其穩(wěn)定性也比較好。相比于傳統(tǒng)的制備方法,微通道乳化法不用高速的剪切,乳液比較穩(wěn)定,而且乳液的滴粒直徑比較小,大小是比較均勻的。
1.3 借助表面活性劑法
Kahn等在對(duì)表面活性劑穩(wěn)定的水包油型傳統(tǒng)乳液進(jìn)行制備過程中,將表面活性劑通過透析法去除掉,并利用疏水納米SiO2粒子進(jìn)行置換工作,得到與原有乳液粒度相同的Pickering乳液。
1.4 表面活性劑與納米SiO2協(xié)同乳化法
將表面活性物質(zhì)加入到帶有納米SiO2的乳液中,使得納米SiO2顆粒表面的潤濕性發(fā)生變化,使得顆粒間實(shí)現(xiàn)絮凝[2]促進(jìn)油/水界面的張力減小,從而得到比較穩(wěn)定的Pickering乳液。納米SiO2與表面活性劑之間有著能夠?qū)θ橐簠f(xié)調(diào)穩(wěn)定的能力,所以乳液的穩(wěn)定性要明顯高于只使用納米SiO2的效果。
2 納米粒SiO2穩(wěn)定Pickering乳液的具體應(yīng)用分析
2.1 藥物緩釋中的應(yīng)用
將SiO2作為Pickering乳化劑,結(jié)合反相Pickering乳液聚合的方法制備出微膠囊,并將微膠囊應(yīng)用到藥物的緩釋中。Zhang等將改性的納米SiO2粒子作為穩(wěn)定劑,利用反相Pickering乳液聚合制備出混合膠囊,再增加厚壁的厚度,提升釋放介質(zhì)的溫度等方法使得藥物釋放的速率得以降低。
Pickering乳液聚合的方法制備出微膠囊能夠使液滴的聚結(jié)得以有效地避免,[3]使其穩(wěn)定性更高,更為主要的是,藥物的保護(hù)、藥物的釋放等都可以通過界面微粒層得以提升,能夠用于難溶性藥物的改善上,并有著巨大的潛力。馬鳳琴等提出利用SiO2對(duì)含藥乳液進(jìn)行穩(wěn)定時(shí),需要先制備得出單分散裸露液滴,并保證其穩(wěn)定性。然而在實(shí)際中,常見的藥用油相自身沒有足夠的穩(wěn)定性,無法順利的制備出單分散的液滴,當(dāng)液滴被微粒進(jìn)一步包裹時(shí),容易出現(xiàn)分層或者是破乳的情況,使得體系不夠穩(wěn)定,或者是穩(wěn)定的液滴粒子直徑達(dá)到微米級(jí),在給藥上會(huì)受到制約。但是納米SiO2穩(wěn)定乳液在藥物釋放中應(yīng)用依舊有很重要的價(jià)值。
2.2 萃取、分離中的應(yīng)用
固體粒子包裹著Pickering乳液的液滴,其有一定的剛性,可以被用作固定床的填料,萃取的過程與固定床連續(xù)吸附的過程基本上是一樣的。在染料廢水中,甲基紫是比較常見的污染物,Liu等納米SiO2穩(wěn)定的水包油型Pickering乳液當(dāng)作一種媒介,吸附、再提取水溶液中的甲基紫,[4]并進(jìn)行分離,使其取代傳統(tǒng)的固體填料,分離過程可以使用間歇式或者是連續(xù)式,這兩種形式都能夠取得良好的效果。
2.3 制備功能性材料中的應(yīng)用
通過Pickering法,將納米SiO2與聚合物相結(jié)合,制備出結(jié)構(gòu)和功能都比較特殊的納米復(fù)合材料,其有著潛在的應(yīng)用價(jià)值。
首先是對(duì)復(fù)合微球進(jìn)行制備,在制備復(fù)合微球時(shí),通常將納米SiO2粉體和溶膠作為穩(wěn)定劑使用。
將納米SiO2粉體用作油/水界面穩(wěn)定劑對(duì)復(fù)合微球進(jìn)行制備時(shí),通常需要改變將納米SiO2粉體的性質(zhì),保證其能夠得到合適的親疏水效果,然后通過攪拌、剪切、乳化等方法獲得Pickering乳液滴,然后再使用引發(fā)劑使得油相中的單體能夠出現(xiàn)聚合,從而得到有機(jī)、無機(jī)復(fù)合微球。
納米SiO2溶膠表面羥基親水,并呈現(xiàn)出酸性和負(fù)電性,通常使用陽離子單體、引發(fā)劑等,使其與納米SiO2溶膠產(chǎn)生靜電,從而能夠吸附在有機(jī)顆粒的表面上,使得有機(jī)物得以穩(wěn)定,制備出復(fù)合微球。
其次是對(duì)Janus粒子進(jìn)行制備。Janus粒子具有幾何不對(duì)稱的特點(diǎn),因而得到很多研究人員的關(guān)注,這種不對(duì)稱不僅是形貌上的,也是微球兩面在化學(xué)組成以及性能方面存在不對(duì)稱性。在制備Janus粒子時(shí)使用Pickering乳液模板的方法是比較有效的,通過納米SiO2粒子穩(wěn)定Pickering乳液,獲得Pickering乳液模板的微球,再改性微球的SiO2粒子,進(jìn)而獲得Janus粒子。通過這種方法能夠提高目標(biāo)材料的獲得數(shù)量,由于兩種介質(zhì)是存在差異的,更容易出現(xiàn)多樣化的局部改性反應(yīng)。
3 結(jié)束語
總而言之,納米粒SiO2穩(wěn)定Pickering乳液的研究逐漸受到關(guān)注和重視,納米粒SiO2由于其自身的良好性質(zhì),在作為Pickering乳液穩(wěn)定劑上得到了廣泛的應(yīng)用,并取得了一定的效果。
參考文獻(xiàn)
[1]高黨鴿,段羲穎,呂斌,等.納米SiO2穩(wěn)定Pickering乳液的研究進(jìn)展[J].印染,2015,04:50-54.
[2]程春風(fēng),李嘉誠,顏慧瓊,等.海藻酸衍生物活化二氧化硅納米粒制備Pickering乳液[J].日用化學(xué)工業(yè),2014,05:241-246.
[3]劉瑞雪,段瑞卿,岳英英,等.固體顆粒穩(wěn)定的Pickering乳液及其聚合研究述評(píng)[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,05:17-22.
[4]陳秀瓊,顏慧瓊,馮玉紅,等.海藻酸辛酰胺的制備及其協(xié)同氨基SiO2納米粒穩(wěn)定液體石蠟/水乳液的研究[J].日用化學(xué)工業(yè),
2016,04:219-225+242.