Pickering乳液在功能高分子材料研究中的运用分析

摘 要：目前，人们生产、生活带来的粮食、能源以及环境问题比较突出，新材料技术发展成为社會普遍关注的方面，这种环境下具有能源、信息转换和传递优点的功能高分子材料受到世界普遍关注。此类材料在原有力学性能的基础上，还具有催化性、荧光性、光敏性以及生物相容性等特点，具有耐腐蚀、强度高、质量轻等优点。但是这种材料的加工制作比较困难，而Pickering乳液的应用能够解决功能性高分子材料加工困难问题。文章主要分析Pickering乳液的应用特点和在功能高分子材料中的具体应用。

关键词：功能高分子材料；Pickering乳液；运用

Pickering乳液是一种新兴材料加工乳液，它与传统有机表面活性剂乳液相比具有很多优势，比如此乳液可再生、稳定性强、低成本、低毒等，被广泛应用于石油、食品、化妆产品的生产中，另外在新材料合成和催化反应方面具有较高的应用价值[1-2]。目前，由于Picke

ring乳液良好的稳定性、制备性等特点被广泛应用于功能性高分子材料的制备中，具有很好的发展前景。

1 Pickering乳液概括

Pickering乳液是由两种互不相容的溶液组成的混合体系，主要存在形式是其中一相以液滴的形式存在另一相中[3]。一般情况下因为油水界面积比较大，油和水的状态同上为不相容的状态，乳液一般以一种极不稳定的状态存在，为了解决这个问题一般需要向体系中添加乳化剂，降低溶液的表面张力，提高乳液稳定性。人们对于这类稳定性乳液的研究比较少，直到上世纪初才发现固体粒子稳定乳液的存在，Pickering乳液就是一种比较好的固体粒子稳定乳液。其制备特性主要是通过固体粒子在油水界面的吸附作用于水/油界面，形成固体粒子单层/多层膜，实现稳定乳状液。Pickering乳液具有以下优点：减少乳化剂的使用量，节省制作成本；无污染、毒性小；乳液稳定性好，不容易受油、盐、温度计pH值等因素的影响；固体粒子比较容易分离，能够实现重复利用的功能。

2 Pickering乳液在功能高分子材料中的应用

2.1 Pickering乳液在特殊机械性能功能高分子材料制备中的应用

特殊机械性能功能高分子材料包含两种类型的材料，一种是多孔高分子材料，另一种是高强度光学透明高分子材料[4]。其中多孔高分子材料表面性质比较特殊，其表面有很多特殊的孔结构，在生物学、化学等领域的应用价值比较高。这种材料的制备方法一般是利用传统大分子结构模板法、胶态晶体模板法等，但是这些方法的制备工艺比较复杂，而且制作出的材料稳定性不高。近几年采用Pickering乳液制备方法进行材质的制备具有很好的效果，有关专家采用这种方法制备多孔高分子材料，结合皂石黏土作为稳定剂制备核-壳结构的多孔“软”聚合物，在单位为苯乙烯和丙烯酸等环节下实施聚合处理，能够比较容易得到核-壳结构的多孔“软”聚合物，制作出的材质应用于传感器领域有较高的使用价值[5-6]。

高强度光学透明高分子材料在液晶显示器、光纤、信息光盘等的应用中比较广泛，这种材料比较容易加工成双面非球面透镜等复杂光学元件，能够避免光学晶体固有的缺陷，具有质轻、成本低、抗冲击等优势。这种材料在制备过程中利用Pickering乳液能够提高符合材料的机械性能，提高其光学透明性。

2.2 生物活性高分子材料制备中Pickering乳液所起的作用

生物活性高分子材料主要应用于活体中，对医学有很大的贡献作用，其医疗功能比较强，而且具有耐生物老化、生物相容性。这类材料主要分为生物相容型高分子材料、药物释放和送达型高分子材料两种类型。其中药物释放与送达载体型高分子材料的主要应用于药物的生产和提取等方面。这类材料在使用的过程中往往需要有效释放和保存。包覆有很好的隔离和控制释放作用，而中空复合微球应用于内部空腔能包合活性药物，并控制释放。利用Pickering乳液进行制备，将合成后的胶囊存储于合适的温度中，控制释放处理后，将模型药物从混合胶囊的释放出来，从而能够制备出药物释放与送达载体型高分子材料。这种材料的治疗方法比较多，但是传统的制作方式操作步骤比较繁琐，制备时间过长，容易影响中空复合物内部结构形式，如果利用Pickering乳液进行制备能够简化其操作程序，使材料孔隙更加均匀。

生物相容性高分子材料主要是指在自然界生命体内作用下能够改变物质的化学结构的一种材料，而且它的应用能够很好地降低相对分子质量和性能。此类高分子材料主要应用于医学临床、药物治疗以及医疗器材等方面的应用均比较多。采用Pickering乳液制备这种高分子材料，采用二氯甲烷做油相，采用仿生纳米磷灰石作为晶体的稳定剂，制备出具有可生物讲解和生物相容特性的材料，能够广泛应用于骨科治疗中。Pickering乳液制备法应用于生物相容性高分子材料制备中与传统方法相比具有无毒、无污染、可降解等优势，所以这种新型制备方法被广泛应用于生物相容性高分子材料的制备中。

2.3 Pickering乳液在电磁特性材料制备中的应用

电磁特性高分子材料主要分为电特性高分子材料和磁性高分子材料，其中具有电特性高分子微球在非水溶剂中具有较好的电容性和稳定性。这种材料应用于电子设备显示屏上具有较好的灵活性和可靠性，而且制作成本比较低，能量消耗也比较低。这类材料的制备一般是利用金属颗粒沉淀法、量子点富集法等，而采用这些方法进行制备时为了使聚合物微球表面上带有电荷，一般需要采用两种方式进行解决，奇异材质表面活化后将粒子表面活化剂吸附于聚合微球的表面；其二是在无皂乳液聚合和分散聚合过程中，要合理控制添加剂的量。以上传统制备方法应用于电特性高分子材料制备中有一定的缺陷，比如生成的材质表面结构不均匀，进而影响材质的使用性能。而采用Pickering乳液聚合物制备电特性高分子材料，能够有效解决传统制备方法中材质表面结构不均匀的问题，而且在材料生产制备过程中对环境没有任何的污染性，属于绿色环保性制备方法，具有良好的发展前景。

磁性高分子材料具有高分子的磁性功能和多功能性，能够在外加磁场的作用下方便地进行分离，同时又能够通过表面改性赋予其表面多种功能。正是因为磁性高分子材料的这种功能，所以其被广泛应用于靶向药物、细胞分离机免疫测定中。很多磁性微球都属于聚合物包裹磁性粒子，传统的制备方法是通过单体聚合掺杂磁性粒子的方法，但是这种方法操作比较繁琐，制备成本比较高，而且制备出的磁性材料分布不均匀，影响材料的使用性能。而采用Pickering乳液聚合物制备磁性高分子材料，能够很好的解决以上问题。这种制备原理是利用转盘反应器在每个乳珠所处状态相同的环境下，预见聚合产生微球的粒径分布宽、窄度，从而降低磁性聚合物的分散性。

2.4 Pickering乳液在化学反应特性高分子材料制备中的应用

化学反应特性高分子材料主要包含高分子Janus粒子材料、pH响应高分子材料、分子印记高分子材料。其中Janus粒子材料是一种具有特殊雪花反应特性的高分子材料，它具有不同特性的非中心对称特性，其表面由两种不同的化学和形貌构成。这种材料除了具有高分子特性以外，还具有Janus粒子特性，具有广泛的应用范围。Janus粒子材料的传统制备方法有：选择性表面改性、控制表面成核以及相分离手段等。传统指标方法稳定性不高。而Pickering乳液制备方法应用与Janus粒子材料的制备中具有较高的稳定性、分散性等特点，但是在制备的过程中一定要注意高分子Janus粒子颗粒的尺寸性，以便控制其性能。

pH响应高分子材料是一种能够因为pH值的变化而产生体积形态变化的一种高分子材料，pH响应高分子材料具有良好的稳定性和灵敏性，使用范围比较广。有关专家研究发现合成具有高温的pH响应高分子材料，并以纳米胶作为Pickering乳液的稳定剂，分析纳米凝胶的界面功能，发现经过这种方法制作的pH响应高分子材料具有较高的化学稳定性。

分子印记高分子材料属于一种特定分子材料，具有专一识别性能，其应用优势比较多，包含使用壽命长、高度亲和性、稳定性好、制备成本低一级抗恶劣环境等优势。被广泛应用于特种资源回收、药物释放以及仿生传感等方面。专家研究显示，利用Pickering乳液制备分子印记高分子材料，采用改性酶母、木质素等物质作为Pickering乳液的稳定剂进行制备，利用疏水性纳米为磁性载体，磁性分子具有较好的选择性识别能力和良好的再生能力，比较适合应用于受控药物的递送。分子印记高分子材料的传统指标方法主要有表面印记、扩散聚合等方法，但是这些方法在制备的过程中比较复杂，而且产物的性能比较差；而采用Pickering乳液进行制备，能够将分子印记材料均匀的分布于聚合微球的表面，使材料结构更加稳定，而且提高材料的选择性和重复利用性。

3 结束语

Pickering乳液以其高稳定性、催化性、荧光性、光敏性、高耐腐蚀性、高强度、质量轻等优点被广泛应用于高分子材料的制备中，大大提高高分子材料的结构性能和制备效率，促进高分子材料的进一步发展。所以说Pickering乳液比表面活性剂稳定的乳液具有更大的应用范围，随着技术的发展和社会的进步，Pickering乳液将更加贴近我们的生活，其在化工新材料、功能材料及医药材料中发挥更大的作用。

参考文献

[1]李磊，张巧玲，刘有智，等.Pickering乳液在功能高分子材料研究中的应用[J].应用化学，2015，6：611-622.

[2]刘悦，陈朝霞，段兰兰，等.Pickering乳液聚合制备聚合物/GO复合乳液研究进展[J].胶体与聚合物，2015，2：93-96.

[3]张超.基于Pickering乳液制备功能材料研究[D].西安科技大学，2011.

[4]周君，乔秀颖，孙康.Pickering乳液的制备和应用研究进展[J].化学通报，2012，2：99-105.

[5]牛林.聚丙烯酸酯类可再分散乳胶粉的制备与应用研究[D].华南理工大学，2013.

[6]邹声文.Pickering乳液模板法制备结构可控的多孔聚合物微球和整体柱[D].华南理工大学，2014.

作者简介：戴潇燕（1979，3-），女，籍贯：山东省烟台市，现职称：讲师，学历：硕士，研究方向：高分子功能材料。