光流變可逆膠束體系及其制備方法
【專利摘要】一種光流變可逆膠束體系，其為包含Gemini表面活性劑和光敏反離子的水溶液，所述Gemini表面活性劑為丙撐基雙(十八烷基二甲基氯化銨)，所述光敏反離子為含偶氮苯基團(tuán)的偶氮苯-4-苯甲酸。該體系在初始條件下具有良好的粘彈性、觸變性和剪切變稀性；經(jīng)波長(zhǎng)為365nm紫外光(UV)照后，膠束體系的粘度、粘彈性、觸變性等顯著降低；再經(jīng)450-470nm可見光照射后膠束體系的流變性可恢復(fù)，表現(xiàn)出光流變可逆性質(zhì)。本發(fā)明的光敏表面活性劑膠束體系與其它光敏智能體系相比具有原料易得、體系制作工藝簡(jiǎn)捷等優(yōu)勢(shì)，可望豐富和發(fā)展光敏可逆粘彈性表面活性劑體系及其應(yīng)用。
【專利說明】光流變可逆膠束體系及其制備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及智能材料領(lǐng)域，具體的說，涉及一種新型光流變可逆膠束體系及其制 備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 光流變流體（photorheological fluids,簡(jiǎn)稱PR)是一類新型智能材料， 在減阻和強(qiáng)化傳熱[Shi H F, Wang Y, Fang B,et al. Light-response threadlike micelles as drag reducing fluids with enhanced heat-transfer capabilities. Langmuir, 2011，27 (10) :5806-5813]、微型反應(yīng)器閥門控制和傳感器、微型機(jī)器人、微型機(jī) 械的紫外光-可見光控制、微型生物材料等方面應(yīng)用前景良好。但是目前此方面的研究還 比較少，且需實(shí)驗(yàn)室合成復(fù)雜的光敏基團(tuán)、原料昂貴、工藝復(fù)雜、難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0003] 光敏表面活性劑膠束體系利用表面活性劑的自組裝結(jié)構(gòu)，通過將光敏離子 引入膠束結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)其光流變性質(zhì)，是光流變流體的研究熱點(diǎn)?，F(xiàn)已報(bào)道的光敏 膠束體系分為光不可逆增稠體系、光不可逆變稀體系和光流變可逆體系。光不可 逆變稀體系有十六烷基三甲基溴化銨（CTAB)和鄰甲氧基肉桂酸（0MCA)復(fù)配體系 [Ketner A M，Kumar R, Davies T S，et al. A simple class of photorheological fluid:surfactant solutions with viscosity tunable by light. Journal of the American Chemical Society，2007, 129 (6) : 1553-1559]，十六焼基 _3_ 甲基咪唑漠 鹽（[C16mim]Br)和肉桂酸（CA)復(fù)配體系[Li J，Zhao M W，Zhou Η Τ· Photo-induced transformation of wormlike micelles to spherical micelles in aqueous solution. Soft Matter，2012, 8, 7858-7864]等。光不可逆增稠體系有芥酸二甲基氨丙 酉先基甜菜喊（EDAB)和 0MCA 復(fù)配體系[Kumar R，Raghavan S R.Photogelling fluids based on light-activated growth of zwitterionic wormlike Micelles. Soft matter，2009, 5, 797-803]。
[0004] 光流變可逆體系在不同波長(zhǎng)的光的照射下流變性質(zhì)發(fā)生可逆變化，應(yīng)用前景良 好。偶氮苯基團(tuán)具有可逆光異構(gòu)化性質(zhì)，是最常用的光敏離子。已經(jīng)被報(bào)道的有通過合成 含偶氮苯基團(tuán)的表面活性劑而形成的光流變可逆膠束體系[Lee C T，Smith K A，Hatton T A. Photoreversible viscosity changes and gelation in mixtures of hydrophobically modified polyelectrolytes and photosensitive surfactants. Macromolecules, 2004, 37 (14) : 5397-5405.]，還有用傳統(tǒng)表面活性劑與含偶氮苯基團(tuán)反離子復(fù)配的膠束體系[Oh H，Ketner A M, Heymann R，et al.A simple route to fluids with photo-switchable viscosities based on a reversible transition between vesicles and wormlike micelles.Soft Matter, 2013, 9:5025-5033 ；Shi H, Ge W, Oh H, et al. Photoreversible micellar solution as a smart drag-reducing fluid for use in district heating/ cooling systems. Langmuir，2012, 29 (1) : 102-109]等。但用 Gemini 表面活性劑直接與光 敏離子的復(fù)配體系尚未見報(bào)。與傳統(tǒng)表面活性劑相比，Gemini表面活性劑為新一代表面活 性劑，其臨界膠束濃度（CMC)比對(duì)應(yīng)傳統(tǒng)表面活性劑低1?2個(gè)數(shù)量級(jí)，表面活性為對(duì)應(yīng)傳 統(tǒng)表面活性劑的 1〇_1〇〇 倍[Menger F M，Littau C A. Gemini surfactants:a new class of self-assembling molecules. Journal of the American Chemical Society,1993,1 15(22):10083-10090 ；Menger F M, Keiper J S. Gemini surfactant. Angewandte Chemie International Edition, 2000, 39(11):1906-1920]〇


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明首次將陽(yáng)離子Gemini表面活性劑與光敏離子通過復(fù)配得到光流變可逆的 膠束體系，為強(qiáng)化減阻和傳熱提供新體系。
[0006] 本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種新型光流變可逆陽(yáng)離子Gemini膠束體系。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供所述新型光流變可逆陽(yáng)離子Gemini膠束體系的制備 方法。
[0008] 本發(fā)明的第一方面是一種新型光流變可逆膠束體系，其為包含Gemini表面活性 劑和光敏反離子的水溶液，所述Gemini表面活性劑為丙撐基雙（十八烷基二甲基氯化銨）， 如式I所示，所述光敏反離子為含偶氮苯基團(tuán)的偶氮苯-4-苯甲酸，式II所示，
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 一種光流變可逆膠束體系，其為包含Gemini表面活性劑和光敏反離子的水溶液，所 述Gemini表面活性劑為丙撐基雙（十八烷基二甲基氯化銨），如式I所示，所述光敏反離子 為含偶氮苯基團(tuán)的偶氮苯-4-苯甲酸，如式II所示，
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光流變可逆膠束體系，其pH為7. 0-12. 0。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光流變可逆膠束體系，其中所述光敏反離子以鈉鹽或鉀鹽的 形式存在。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的新型光流變可逆膠束體系，其中所述光敏反離子 與Gemini表面活性劑的摩爾配比為1. 1?1. 8。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型光流變可逆膠束體系，其中所述光敏反離子與Gemini表 面活性劑的摩爾配比為1. 1?1. 5。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光流變可逆膠束體系，其中的Gemini表面活性劑的濃度為 0· 005mol/L ?0· 050mol/L。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光流變可逆膠束體系，其中的Gemini表面活性劑的濃度為 0. 005mol/L ?0. 020mol/L。
8. -種制備權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的光流變可逆膠束體系的方法，包括： 所述光敏反離子和堿按摩爾比1:1. 05?1. 2溶于水中，靜置后抽濾，制得所述光敏反 離子的鹽溶液，該鹽溶液的pH范圍為7. 0-12. 0,所述堿選自氫氧化鈉、氫氧化鉀和碳酸鈉； 然后所述鹽溶液與Gemini表面活性劑的水溶液在常溫下混合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述光敏反離子和堿的摩爾比1:1. 1。
【文檔編號(hào)】C07C211/63GK104289160SQ201410439974
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】方波, 郁麗程, 陳潔, 金浩, 田萌, 金雷平, 楊沫, 許華, 何艷芳 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)