CN113694824A - 一种双面异性纳米片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双面异性纳米片及其制备方法。该双面异性纳米片为铝侧接枝有有机磷酸、硅侧接枝有亲水性功能剂的天然硅铝酸盐黏土纳米片；亲水性功能剂为含有聚乙二醇基团的有机物。其制备方法包括：对天然硅铝酸盐黏土纳米片铝侧进行表面改性：向天然硅铝酸盐黏土纳米片的分散液中加入有机磷酸进行反应得到铝侧表面改性的黏土纳米片，记为Nanoplatelet‑有机磷酸；对天然硅铝酸盐黏土纳米片硅侧进行表面改性：将Nanoplatelet‑有机磷酸分散在溶剂中，加入亲水性功能剂进行反应，得到所述双面异性纳米片。该双面异性纳米片成本低廉且耐盐性能优异。
Description
技术领域
本发明属于表面活性剂技术领域，涉及一种双面异性纳米片及其制备方法。
背景技术
表面活性剂所稳定的油水乳液在石油工业中有广泛的应用。常用的表面活性剂为分子表面活性剂，但固体颗粒，尤其是异面修饰后的固体颗粒，也通常可以用来稳定油水乳液，这类油水乳液被称为皮克林乳液(Pickering emulsions)。皮克林乳液具有超长的稳定性，耐盐、耐高温性能好。因此，与传统分子表面活性剂相比固体颗粒稳定的皮克林乳液具有很多优点，被广泛地运用在食品医药和化妆品领域，但是鲜见于石油开采应用。原因是现有的固体颗粒表面活性剂合成方法往往基于昂贵的原材料。工业界对于廉价简洁的合成方法有较大需求。
根据之前的报道，纳米片表面活性剂的合成方法包括层剥法，其先将多层纳米片结构进行表面修饰，然后进行层剥。此方法的缺点为只有顶层和底层材料会被双面异性修饰，中间层只能获得两端修饰的结构，不能获得100％双面异性修饰的纳米片。其他方法包括化学气相沉积(CVD)法，但需要昂贵的CVD设备，表面修饰的官能团也有限，生产效率仍然很低。此外，利用双相乳液合成双面异性修饰纳米表面活性剂的方法也有报道，尽管用该方法可以获得纯度较高的双面异性修饰纳米表面活性剂，但此方法需要步骤较多，从而降低了效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有性价比高且耐盐性能优异的双面异性纳米片。
本发明的目的还在于提供一种上述双面异性纳米片的制备方法，该方法简便易操作，具有较好的工业推广前景。
为了实现上述目的，本发明提供了一种双面异性纳米片，该双面异性纳米片为铝侧接枝有有机磷酸、硅侧接枝有亲水性功能剂的天然硅铝酸盐黏土纳米片；其中，所述亲水性功能剂为含有-PEG(聚乙二醇基团)的有机物。
在上述双面异性纳米片中，优选地，所述天然硅铝酸盐黏土纳米片包括高岭石、蒙脱石和埃洛石等中的至少一种。
在上述双面异性纳米片中，优选地，所述有机磷酸包括苯膦酸、十一烷基膦酸和十八烷基膦酸中的至少一种；更优选为苯膦酸。
在上述双面异性纳米片中，优选地，所述亲水性功能剂还含有-Si-(R1O)3，R1为-CH3或-C2H5。更优选地，所述亲水性功能剂通过下述方法制备得到：将过量甲苯二异氰酸酯与聚乙二醇反应，生成带异氰酸基的亲水型中间体，带异氰酸基的亲水型中间体与(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷(APTES)反应，最终得到所述亲水性功能剂。进一步优选地，所述亲水性功能剂通过下述方法制备得到：在第一有机溶剂环境中，质量比为2:1-4:1的甲苯二异氰酸酯与聚乙二醇在50-80℃条件下反应2-6h，生成带异氰酸基的亲水型中间体；在第二有机溶剂环境中，质量比为1:1-2:1的带异氰酸基的亲水型中间体与(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷25-50℃回流反应6-12h，得到所述亲水性功能剂；其中，所述第一溶剂优选包括乙酸乙酯、氯仿和丙酮中的至少一种；所述第二溶剂优选包括甲苯。其中，聚乙二醇的分子量可以为200-2000，例如200，400，750，2000等。
在上述双面异性纳米片中，优选地，所述双面异性纳米片硅侧的接枝率为20-40％，铝侧的接枝率为55-85％。
为了实现上述目的，本发明提供了一种双面异性纳米片的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：
对天然硅铝酸盐黏土纳米片铝侧进行表面改性：向天然硅铝酸盐黏土纳米片(Nanoplatelet)的分散液中加入有机磷酸进行反应得到的固体物质即为铝侧表面改性的黏土纳米片，记为Nanoplatelet-有机磷酸；
对天然硅铝酸盐黏土纳米片硅侧进行表面改性：将铝侧表面改性的黏土纳米片(Nanoplatelet-有机磷酸)分散在溶剂中，加入亲水性功能剂进行反应，得到的固体物质即为所述双面异性纳米片。
在上述双面异性纳米片的制备方法中，优选地，所述天然硅铝酸盐黏土纳米片(Nanoplatelet)的分散液中的天然硅铝酸盐黏土纳米片与有机磷酸的质量比为0.5:1-2:1；更优选为0.75:1。
所述天然硅铝酸盐黏土纳米片的分散液可以通过将天然硅铝酸盐黏土纳米片分散到溶剂中形成。
在上述双面异性纳米片的制备方法中，优选地，所述天然硅铝酸盐黏土纳米片的分散液所使用的溶剂(即分散介质)包括水(例如蒸馏水)、丙酮和乙醇中的至少一种。更优选地，所述天然硅铝酸盐黏土纳米片的分散液所使用的溶剂包括水(例如蒸馏水)和丙酮。进一步优选地，所述水(例如蒸馏水)和丙酮的体积为1:0-1:2。再优选地，所述水(例如蒸馏水)和丙酮的体积为1:1。在一具体实施方式中，所述天然硅铝酸盐黏土纳米片(Nanoplatelet)的分散液所使用的溶剂为水(例如蒸馏水)和丙酮的混合物，其中水和丙酮的体积比为1:1。
在上述双面异性纳米片的制备方法中，优选地，在所述天然硅铝酸盐黏土纳米片的分散液中，天然硅铝酸盐黏土纳米片与溶剂的用量比为2g:(200-400)mL。在一具体实施例中，在所述天然硅铝酸盐黏土纳米片的分散液中，天然硅铝酸盐黏土纳米片与溶剂的用量比为2g:300mL。
在上述双面异性纳米片的制备方法中，优选地，对天然硅铝酸盐黏土纳米片铝侧进行表面改性的过程中，所述反应的温度为65-95℃；更优选为70℃。
在上述双面异性纳米片的制备方法中，优选地，对天然硅铝酸盐黏土纳米片铝侧进行表面改性的过程中，所述反应的时间为1-10天。
在上述双面异性纳米片的制备方法中，优选地，对天然硅铝酸盐黏土纳米片铝侧进行表面改性的过程中，所述反应在采用回流加热的方式实现。更优选地，所述反应在搅拌条件下进行。在一具体实施方式中，所述反应在装有磁力搅拌和回流柱平底玻璃烧瓶中进行。
在上述双面异性纳米片的制备方法中，优选地，对天然硅铝酸盐黏土纳米片铝侧进行表面改性的过程中，所述反应得到的固体物质进一步进行离心、洗涤、干燥步骤得到所述铝侧表面改性的黏土纳米片。其中，所述离心的速率优选为3000-6000转/分(例如4000转/分)；所述洗涤优选使用丙酮进行；所述干燥优选在50-80℃(更优选为65℃)下进行；所述干燥的时间优选为干燥过夜。
在上述双面异性纳米片的制备方法中，优选地，对天然硅铝酸盐黏土纳米片硅侧进行表面改性过程中，所述Nanoplatelet-有机磷酸与亲水性功能剂的质量比为5:1-1:1。
在上述双面异性纳米片的制备方法中，优选地，对天然硅铝酸盐黏土纳米片硅侧进行表面改性过程中，所述反应的温度为20-50℃；更优选地，所述反应的温度为室温。
在上述双面异性纳米片的制备方法中，优选地，将Nanoplatelet-有机磷酸分散在溶剂中所使用的溶剂包括乙醇和丙酮中的至少一种。在一具体实施方式中，将Nanoplatelet-有机磷酸分散在乙醇中。
在上述双面异性纳米片的制备方法中，优选地，对天然硅铝酸盐黏土纳米片硅侧进行表面改性过程中，所述反应得到的固体物质进一步进行洗涤，得到所述双面异性纳米片；其中所述洗涤优选适用丙酮进行。
在上述双面异性纳米片的制备方法中，使有机膦酸接枝到粘土纳米片的铝侧上从而实现疏水改性；在后续使用特殊的亲水性功能剂进行粘土纳米片的硅侧表面改性时，接枝到粘土纳米片铝侧的有机膦酸可以有效保护铝侧，使得亲水性功能剂接枝到粘土纳米片的硅侧，硅侧接枝的特殊的亲水性功能剂可用作亲水改性。
本发明提供的双面异性纳米片可用作表面活性剂，其在粘土纳米片的铝侧进行亲油修饰，在粘土纳米粒子的硅侧接枝亲水聚合物，即该双面异性纳米片具有一侧表面含有亲水基团而另一侧具有亲油基团的非对称修饰特性。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下优点：
1、本发明提供的双面异性纳米片具备优异的耐盐性能，应用前景良好。
2、本发明提供的双面异性纳米片材料便宜易得，相对于现有技术大大降低了生产成本。
3、本发明提供的双面异性纳米片制备方法能够有效实现在天然硅铝酸盐黏土纳米片表面进行亲油基团、亲水基团的不对称修饰，得到铝侧接枝亲油基团，硅侧接枝亲水基团的双面异性纳米片。
4、本发明提供的双面异性纳米片制备方法制备步骤简单，能够实现二步完成粘土纳米片的亲水基团、亲油基团不对称接枝，生产加工便宜，成本低廉，有良好的推广应用价值。
附图说明
图1为实施例1提供的双面异性纳米片的制备流程图。
图2A为实施例1所用的高岭石的扫描电镜图。
图2B为实施例1提供的双面异性纳米片的扫描电镜图。
图3A为实施例1提供的双面异性纳米片的X-ray光电子能谱。
图3B为实施例1提供的双面异性纳米片的X-ray光电子能谱。
图3C为实施例1提供的双面异性纳米片的X-ray光电子能谱。
图3D为实施例1提供的双面异性纳米片的X-ray光电子能谱。
图4A为实施例1提供的双面异性纳米片的界面张力测试结果。
图4B为实施例1提供的双面异性纳米片的界面张力测试结果。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
本发明中的铝侧接枝率均是以铝侧全部接枝时接枝率为100％计，本发明中的硅侧接枝率均是以硅侧全部接枝时接枝率为100％计。
实施例1
本实施例提供一种双面异性纳米片的制备方法，该方法分别对天然硅铝酸盐黏土纳米片铝侧与硅侧进行修饰，该方法制备得到的双面异性纳米片可用作表面活性剂；
该方法具体包括以下步骤(具体流程图如图1所示)：
(1)对天然硅铝酸盐黏土纳米片铝侧进行表面改性：
将2g高岭石纳米片(Kaolin Nanoplatelet)分散在300ml溶剂中得到分散液；其中，所述溶剂采用体积比为1:1的蒸馏水与丙酮的混合物；
向上述分散液中加入2.75g苯基膦酸(PPA)，然后在70℃条件下在装有磁力搅拌和回流柱的500ml平底玻璃烧瓶中进行反应；反应进行3天后，将反应产物进行离心(4000转/分)并用丙酮洗涤；将洗涤后得到的固体白色残渣在65℃下干燥过夜，并标记为Kaolin-PPA，完成对高岭石纳米片铝侧进行表面改性；
(2)对天然硅铝酸盐黏土纳米片硅侧进行表面改性：
将过量甲苯二异氰酸酯与聚乙二醇(750g/mol)反应(质量比为2:1的甲苯二异氰酸酯与聚乙二醇在乙酸乙酯溶剂环境中65℃条件下反应2h)，生成带异氰酸基的亲水型中间体，带异氰酸基的亲水型中间体与(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷结合(质量比为1；1的带异氰酸基的亲水型中间体与(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷，在25℃下以甲苯作为溶剂进行回流12h)，得到亲水性功能剂(所述亲水性功能剂的结构如下所示)；
将0.5g Kaolin-PPA分散在100ml乙醇中，加入0.1g亲水性功能剂，室温反应3小时后，用丙酮洗涤三次，完成对高岭石纳米片硅侧进行表面改性，得到最终的双面异性纳米片，标记为PPA-Kaolin-PEG。
本实施例提供的双面异性纳米片的合成流程图如图1所示，分别对天然硅铝酸盐高岭石纳米片铝侧与硅侧进行修饰，主要前驱体高岭石(Kaolin)的扫描电镜图如图2A所示，修饰后的双面异性纳米片状PPA-Kaolin-PEG的扫描电镜图如图2B所示。使用X-ray光电子能谱分析本实施例制备得到的PPA-Kaolin-PEG的表面化学成分，可知硅侧接枝含-PEG的亲水性功能剂，铝侧接枝-PPA；Si的表面接枝率是约30％，铝侧的表面接枝率是约82％，如图3A-图3D所示。为研究本实施例制得的双面异性纳米片PPA-Kaolin-PEG的界面活性特征，使用悬滴法测量油水界面张力，如图4A所示，随着纳米片浓度增大，油水间界面张力先迅速减小，随着浓度继续增大，会略微上升，图4B所示为一滴水相液滴悬浮在十二烷油相中的测量过程。
进一步研究了本实施例制得的双面异性修饰纳米片的耐盐性：用纳米片稳定聚苯乙烯/水乳液，在不同含盐度下，观测乳化区域及稳定性(将体积比7:3的水与苯乙烯混合，加入1wt％的本实施例制得的双面异性修饰纳米片(以水与苯乙烯的总质量为100％计)，反应制备得到聚苯乙烯/水乳液，向其中加入盐，观察乳化区域及稳定性)。发现修饰含PEG亲水聚合物纳米片在含盐度25％(含盐度以水的质量计)条件下，依然能够起到稳定乳液的效果。
实施例2
本实施例提供一种双面异性纳米片的制备方法，该方法分别对天然硅铝酸盐黏土纳米片铝侧与硅侧进行修饰，该方法制备得到的双面异性纳米片可用作表面活性剂；
该方法具体包括以下步骤：
(1)对天然硅铝酸盐黏土纳米片铝侧进行表面改性：
将2g高岭石纳米片分散在300ml溶剂中得到分散液；其中，所述溶剂采用体积比为1:1的蒸馏水与丙酮的混合物；
向上述分散液中加入2.75g苯基膦酸(PPA)；然后在70℃条件下在装有磁力搅拌和回流柱的500ml平底玻璃烧瓶中进行反应；反应进行10天后，将反应产物进行离心(6000转/分)并用丙酮洗涤；将洗涤后得到的固体白色残渣在65℃下干燥过夜，得到中间产物，完成对高岭石纳米片铝侧进行表面改性；
(2)对天然硅铝酸盐黏土纳米片硅侧进行表面改性：
将过量甲苯二异氰酸酯与聚乙二醇(400g/mol)反应(质量比为2:1的甲苯二异氰酸酯与聚乙二醇在乙酸乙酯溶剂环境中50℃条件下反应6h)，生成带异氰酸基的亲水型中间体，带异氰酸基的亲水型中间体与(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷结合(质量比为1；1的带异氰酸基的亲水型中间体与(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷，在25℃下以甲苯作为溶剂进行回流12h)，得到亲水性功能剂；
将0.5g步骤(1)得到的所述中间产物分散在100ml乙醇中，加入0.2g亲水性功能剂，室温反应3小时后，用丙酮洗涤三次，完成对高岭石纳米片硅侧进行表面改性，得到最终的双面异性纳米片PPA-Kaolin-PEG。
使用X-ray光电子能谱分析本实施例制备得到的PPA-Kaolin-PEG的表面化学成分，可知硅侧接枝含-PEG的亲水性功能剂，铝侧接枝-PPA；Si的表面接枝率是约34％，铝侧的表面接枝率是约70％。进一步研究了本实施例制得的双面异性修饰纳米片的耐盐性(用纳米片稳定聚苯乙烯/水乳液，在不同含盐度下，观测乳化区域及稳定性(将体积比7:3的水与苯乙烯混合，加入1wt％的本实施例制得的双面异性修饰纳米片(以水与苯乙烯的总质量为100％计)，反应制备得到聚苯乙烯/水乳液，向其中加入盐，观察乳化区域及稳定性))，发现修饰含PEG亲水聚合物纳米片在含盐度21％条件下，依然能够起到稳定乳液的效果。
实施例3
本实施例提供一种双面异性纳米片的制备方法，该方法分别对天然硅铝酸盐黏土纳米片铝侧与硅侧进行修饰，该方法制备得到的双面异性纳米片可用作表面活性剂；
该方法具体包括以下步骤：
(1)对天然硅铝酸盐黏土纳米片铝侧进行表面改性：
将2g蒙脱石纳米片分散在300ml溶剂中得到分散液；其中，所述溶剂采用体积比为1:2的蒸馏水与丙酮的混合物；
向上述分散液中加入4g苯基膦酸(PPA)；然后在80℃条件下在装有磁力搅拌和回流柱的500ml平底玻璃烧瓶中进行反应，在反应进行3天后，将反应产物进行离心(4000转/分)并用丙酮洗涤；将洗涤后得到的固体白色残渣在50℃下干燥过夜，得到中间产物，完成对蒙脱石纳米片铝侧进行表面改性；
(2)对天然硅铝酸盐黏土纳米片硅侧进行表面改性：
将过量甲苯二异氰酸酯与聚乙二醇(750g/mol)反应(质量比为4:1的甲苯二异氰酸酯与聚乙二醇在氯仿溶剂环境中80℃条件下反应2h)，生成带异氰酸基的亲水型中间体，带异氰酸基的亲水型中间体与(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷结合(质量比为2；1的带异氰酸基的亲水型中间体与(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷，在50℃下以甲苯作为溶剂进行回流6h)，得到亲水性功能剂；
将0.5g步骤(1)得到的所述中间产物分散在100ml乙醇中，加入0.1g亲水性功能剂，室温反应3小时后，用丙酮洗涤三次，完成对蒙脱石纳米片硅侧进行表面改性，得到最终的双面异性纳米片PPA-Kaolin-PEG。
使用X-ray光电子能谱分析本实施例制备得到的PPA-Kaolin-PEG的表面化学成分，可知硅侧接枝含-PEG的亲水性功能剂，铝侧接枝-PPA；Si的表面接枝率是约25％，铝侧的表面接枝率是约77％。进一步研究了本实施例制得的双面异性修饰纳米片的耐盐性(用纳米片稳定聚苯乙烯/水乳液，在不同含盐度下，观测乳化区域及稳定性(将体积比7:3的水与苯乙烯混合，加入1wt％的本实施例制得的双面异性修饰纳米片(以水与苯乙烯的总质量为100％计)，反应制备得到聚苯乙烯/水乳液，向其中加入盐，观察乳化区域及稳定性))，发现修饰含PEG亲水聚合物纳米片在含盐度20％条件下，依然能够起到稳定乳液的效果。
实施例4
本实施例提供一种双面异性纳米片的制备方法，该方法分别对天然硅铝酸盐黏土纳米片铝侧与硅侧进行修饰，该方法制备得到的双面异性纳米片可用作表面活性剂；
该方法具体包括以下步骤：
(1)对天然硅铝酸盐黏土纳米片铝侧进行表面改性：
在100mL烧瓶中将1g十一烷基膦酸和2g埃洛石悬浮于50mL去离子水中；然后在90℃条件下在装有磁力搅拌和回流柱的500ml平底玻璃烧瓶中进行反应；反应进行3天后，将反应产物进行离心(4000转/分)并用丙酮洗涤；将洗涤后得到的固体白色残渣在80℃下干燥过夜，得到中间产物，完成对埃洛石纳米片铝侧进行表面改性；
(2)对天然硅铝酸盐黏土纳米片硅侧进行表面改性：
将过量甲苯二异氰酸酯与聚乙二醇(750g/mol)反应(质量比为2:1的甲苯二异氰酸酯与聚乙二醇在乙酸乙酯溶剂环境中65℃条件下反应3h)，生成带异氰酸基的亲水型中间体，带异氰酸基的亲水型中间体与(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷结合(质量比为1；1的带异氰酸基的亲水型中间体与(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷，在25℃下以甲苯作为溶剂进行回流12h)，得到所述亲水性功能剂；
将0.5g步骤(1)得到的所述中间产物分散在100ml乙醇中，加入0.1g亲水性功能剂，室温反应3小时后，用丙酮洗涤三次，完成对埃洛石纳米片硅侧进行表面改性，得到最终的双面异性纳米片C11-Kaolin-PEG。
使用X-ray光电子能谱分析本实施例制备得到的C11-Kaolin-PEG的表面化学成分，可知硅侧接枝含-PEG的亲水性功能剂，铝侧接枝十一烷基膦酸；Si的表面接枝率是约20％，铝侧的表面接枝率是约65％。进一步研究了本实施例制得的双面异性修饰纳米片的耐盐性(用纳米片稳定聚苯乙烯/水乳液，在不同含盐度下，观测乳化区域及稳定性(将体积比7:3的水与苯乙烯混合，加入1wt％的本实施例制得的双面异性修饰纳米片(以水与苯乙烯的总质量为100％计)，反应制备得到聚苯乙烯/水乳液，向其中加入盐，观察乳化区域及稳定性))，发现修饰含PEG亲水聚合物纳米片在含盐度18％条件下，依然能够起到稳定乳液的效果。
实施例5
本实施例提供一种双面异性纳米片状的制备方法，该方法分别对天然硅铝酸盐黏土纳米片铝侧与硅侧进行修饰，该方法制备得到的双面异性纳米片可用作表面活性剂；
该方法具体包括以下步骤：
(1)对天然硅铝酸盐黏土纳米片铝侧进行表面改性：
在100mL烧瓶中将1g十八烷基膦酸和2g埃洛石悬浮于50mL去离子水中；然后在70℃条件下在装有磁力搅拌和回流柱的500ml平底玻璃烧瓶中进行反应；反应进行3天后，将反应产物进行离心(4000转/分)并用丙酮洗涤。将洗涤后得到的固体白色残渣在65℃下干燥过夜，得到中间产物，完成对埃洛石纳米片铝侧进行表面改性。
其中，十八烷基膦酸的结构式如下所示：
(2)对天然硅铝酸盐黏土纳米片硅侧进行表面改性：
将过量甲苯二异氰酸酯与聚乙二醇(600g/mol)反应(质量比为4:1的甲苯二异氰酸酯与聚乙二醇在乙酸乙酯溶剂环境中65℃条件下反应6h)，生成带异氰酸基的亲水型中间体，带异氰酸基的亲水型中间体与(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷结合(质量比为2；1的带异氰酸基的亲水型中间体与(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷，在50℃下以甲苯作为溶剂进行回流6h)，得到所述亲水性功能剂；
将0.5g步骤(1)得到的所述中间产物分散在100ml乙醇中，加入0.5g亲水性功能剂，室温反应3小时后，用丙酮洗涤三次，完成对埃洛石纳米片硅侧进行表面改性，得到最终的双面异性纳米片C18-Kaolin-PEG。
使用X-ray光电子能谱分析本实施例制备得到的C18-Kaolin-PEG的表面化学成分，可知硅侧接枝含-PEG的亲水性功能剂，铝侧接枝十八烷基膦酸)；Si的表面接枝率是约23％，铝侧的表面接枝率是约60％。进一步研究了本实施例制得的双面异性修饰纳米片的耐盐性(用纳米片稳定聚苯乙烯/水乳液，在不同含盐度下，观测乳化区域及稳定性(将体积比7:3的水与苯乙烯混合，加入1wt％的本实施例制得的双面异性修饰纳米片(以水与苯乙烯的总质量为100％计)，反应制备得到聚苯乙烯/水乳液，向其中加入盐，观察乳化区域及稳定性))，发现修饰含PEG亲水聚合物纳米片在含盐度15％条件下，依然能够起到稳定乳液的效果。
Claims (13)
1.一种双面异性纳米片，其中，该双面异性纳米片为铝侧接枝有有机磷酸、硅侧接枝有亲水性功能剂的天然硅铝酸盐黏土纳米片；其中，所述亲水性功能剂为含有聚乙二醇基团的有机物。
2.根据权利要求1所述的双面异性纳米片，其中，所述天然硅铝酸盐黏土纳米片包括高岭石、蒙脱石和埃洛石中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的双面异性纳米片，其中，所述有机磷酸包括苯膦酸、十一烷基膦酸和十八烷基膦酸中的至少一种；
优选地，所述有机磷酸为苯膦酸。
4.根据权利要求1所述的双面异性纳米片，其中，所述亲水性功能剂还含有-Si-(R1O)3，R1为-CH3或-C2H5。
5.根据权利要求4所述的双面异性纳米片，其中，所述亲水性功能剂通过下述方法制备得到：将过量甲苯二异氰酸酯与聚乙二醇反应，生成带异氰酸基的亲水型中间体，使带异氰酸基的亲水型中间体与(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷反应，得到所述亲水性功能剂；
优选地，所述亲水性功能剂通过下述方法制备得到：质量比2:1-4:1的甲苯二异氰酸酯与聚乙二醇在第一有机溶剂中，50-80℃条件下反应2-6h，生成带异氰酸基的亲水型中间体；使带异氰酸基的亲水型中间体与(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷按照1:1-2:1的质量比在第二有机溶剂中25-50℃回流反应6-12h，得到所述亲水性功能剂；
更优选地，所述第一溶剂包括乙酸乙酯、氯仿和丙酮中的至少一种；
更优选地，所述第二溶剂包括甲苯。
6.根据权利要求1-5任一项所述的双面异性纳米片，其中，所述双面异性纳米片硅侧的接枝率为20-40％，铝侧的接枝率为55-85％。
7.权利要求1-6任一项所述的双面异性纳米片的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：
对天然硅铝酸盐黏土纳米片铝侧进行表面改性：向天然硅铝酸盐黏土纳米片的分散液中加入有机磷酸进行反应，得到铝侧表面改性的黏土纳米片；
对天然硅铝酸盐黏土纳米片硅侧进行表面改性：将所述铝侧表面改性的黏土纳米片分散在溶剂中，加入亲水性功能剂进行反应，得到所述双面异性纳米片。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，在所述天然硅铝酸盐黏土纳米片的分散液中，所述天然硅铝酸盐黏土纳米片与有机磷酸的质量比为0.5:1-2:1；优选为0.75:1。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其中，
所述天然硅铝酸盐黏土纳米片的分散液所使用的溶剂包括水、丙酮和乙醇中的至少一种；优选地，所述天然硅铝酸盐黏土纳米片的分散液所使用的溶剂包括水和丙酮；更优选地，所述水和丙酮的体积为1:0-1:2；
将铝侧表面改性的黏土纳米片分散在溶剂中所使用的溶剂包括乙醇和丙酮中的至少一种。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其中，在所述天然硅铝酸盐黏土纳米片的分散液中，所述天然硅铝酸盐黏土纳米片与溶剂的用量比为2g:(200-400)mL；优选为2g:300mL。
11.根据权利要求7所述的制备方法，其中，对天然硅铝酸盐黏土纳米片铝侧进行表面改性的过程中，所述反应的温度为65-95℃；优选为70℃。
12.根据权利要求7所述的制备方法，其中，对天然硅铝酸盐黏土纳米片硅侧进行表面改性过程中，所述铝侧表面改性的黏土纳米片与亲水性功能剂的质量比为5:1-1:1。
13.根据权利要求7所述的制备方法，其中，对天然硅铝酸盐黏土纳米片硅侧进行表面改性过程中，所述反应的温度为20-50℃，优选为室温。
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