近期，江南大學蔣建(jian)中-崔(cui)正剛科研團隊在(zai)新型智能表面活(huo)性(xing)劑(ji)設計開發(fa)領(ling)域取(qu)得(de)突破(po)性(xing)研究(jiu)進展，連續(xu)在(zai)Angew.Chem.Int.Ed.上(shang)發(fa)表2篇研究(jiu)論文(wen)：“Behavior of smart surfactants in stabilizing pH-responsive emulsions,Angew.Chem.Int.Ed.2021,60,5235-5239(通(tong)訊(xun)作者崔(cui)正剛教授和(he)B.P.Binks教授)”和(he)“Charge-reversible surfactant-induced transformation between oil-in-dispersion emulsions and Pickering emulsions,Angew.Chem.Int.Ed.2021,60,11793-11798(通(tong)訊(xun)作者蔣建(jian)中教授和(he)B.P.Binks教授)”。

智能(neng)表(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑(ji)對于(yu)(yu)構建刺激-響(xiang)應性(xing)(xing)自組(zu)裝/分散體系(xi)和(he)實現表(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑(ji)的循環利用具有重要(yao)意義。然而現有的智能(neng)表(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑(ji)在結構上類(lei)似(si)于(yu)(yu)常規表(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑(ji)，一(yi)般以(yi)親水的頭基(ji)作為響(xiang)應基(ji)團(tuan)，通過環境刺激使其在親水和(he)疏水兩種狀態(tai)之間可逆轉變。其缺(que)點是，在油(you)-水體系(xi)中(zhong)，失(shi)活(huo)后的表(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑(ji)將轉移到油(you)相，一(yi)方面(mian)(mian)(mian)影響(xiang)油(you)相的純度(du)和(he)性(xing)(xing)質，另一(yi)方面(mian)(mian)(mian)給回收和(he)再利用帶來障礙(ai)。

課題組在新的結(jie)構(gou)設計(ji)中(Angew.Chem.Int.Ed.2021,60,5235,第一作(zuo)者(zhe)(zhe)裴(pei)曉梅(mei)副教授，圖1)將叔(shu)(shu)胺(an)基(ji)團連接(jie)到常(chang)規季銨鹽陽離子(zi)表(biao)面活性(xing)劑(ji)的疏水基(ji)一側(ce)，當其(qi)為非極(ji)性(xing)或(huo)弱極(ji)性(xing)狀(zhuang)(zhuang)態時，整個(ge)分子(zi)呈雙親結(jie)構(gou)，顯示出高表(biao)面活性(xing)，但當叔(shu)(shu)胺(an)基(ji)團呈極(ji)性(xing)狀(zhuang)(zhuang)態時，整個(ge)分子(zi)呈Bola型結(jie)構(gou)，表(biao)面活性(xing)顯著降低，尤其(qi)是(shi)乳(ru)(ru)化性(xing)能(neng)喪失。無論(lun)是(shi)單(dan)獨(du)作(zuo)為乳(ru)(ru)化劑(ji)，還是(shi)與(yu)無機(ji)納米顆粒協同作(zuo)用穩(wen)定(ding)O/W型Pickering乳(ru)(ru)狀(zhuang)(zhuang)液和oil-in-dispersion乳(ru)(ru)狀(zhuang)(zhuang)液，都能(neng)賦(fu)予(yu)乳(ru)(ru)狀(zhuang)(zhuang)液刺激-響(xiang)應性(xing)，并(bing)且(qie)在乳(ru)(ru)狀(zhuang)(zhuang)液破乳(ru)(ru)后，單(dan)獨(du)或(huo)者(zhe)(zhe)與(yu)納米顆粒一起(qi)從(cong)界面轉移到水相，并(bing)且(qie)可以重復(fu)使用，從(cong)而可助(zhu)于實現節能(neng)減排的綠色化學發展目標。

圖1新型(xing)智能型(xing)表面(mian)活性劑(N+-16-N)的結構和pH-響(xiang)應原理及(ji)其(0.06mM)與微量(liang)(0.01wt.%)納米氧(yang)化(hua)鋁顆粒(li)協同穩(wen)定(ding)的新型(xing)(oil-in-dispersion)乳狀液(ye)的pH響(xiang)應性(每(mei)次(ci)乳化(hua)用(yong)新油(you)，水相重復(fu)使用(yong))。

由于不同應用領(ling)域對乳(ru)(ru)(ru)狀(zhuang)(zhuang)液(ye)的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)要(yao)求(qiu)各異，例如食品(pin)和化(hua)(hua)妝品(pin)乳(ru)(ru)(ru)狀(zhuang)(zhuang)液(ye)一般(ban)期望(wang)其保(bao)(bao)持長期穩定(ding)，而(er)用于乳(ru)(ru)(ru)液(ye)聚合(he)、兩(liang)相催化(hua)(hua)、油品(pin)乳(ru)(ru)(ru)化(hua)(hua)輸送的(de)(de)乳(ru)(ru)(ru)狀(zhuang)(zhuang)液(ye)僅需(xu)保(bao)(bao)持暫時穩定(ding)，在過程結束后需(xu)要(yao)快速破(po)乳(ru)(ru)(ru)，此(ci)外應用于切削液(ye)和油品(pin)管線輸送的(de)(de)乳(ru)(ru)(ru)狀(zhuang)(zhuang)液(ye)需(xu)要(yao)保(bao)(bao)持高(gao)穩定(ding)性(xing)(xing)和流動性(xing)(xing)。如何使乳(ru)(ru)(ru)狀(zhuang)(zhuang)液(ye)同時具備高(gao)穩定(ding)性(xing)(xing)、高(gao)流動性(xing)(xing)且易于破(po)乳(ru)(ru)(ru)，從而(er)能(neng)滿足不同應用領(ling)域的(de)(de)多元化(hua)(hua)需(xu)求(qiu)，仍是一個(ge)挑戰性(xing)(xing)難題。

針對上(shang)述問題，在(zai)另(ling)一(yi)(yi)項研究(jiu)中(Angew.Chem.Int.Ed.2021,60,11793,圖2)，課題組設計了(le)一(yi)(yi)種(zhong)頭基電(dian)荷可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)智能轉變(bian)(bian)的(de)表(biao)(biao)面(mian)活性劑，即(ji)在(zai)不同(tong)pH下能夠(gou)發生從陽離子(zi)型(xing)到陰離子(zi)型(xing)或(huo)兩(liang)性型(xing)表(biao)(biao)面(mian)活性劑的(de)可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)逆結構轉變(bian)(bian)。該表(biao)(biao)面(mian)活性劑可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)以(yi)與納米顆粒協同(tong)作用(yong)，用(yong)于制備穩定性、粘度、液(ye)(ye)滴粒徑智能可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)調的(de)乳(ru)狀液(ye)(ye)，即(ji)乳(ru)狀液(ye)(ye)可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)以(yi)在(zai)oil-in-dispersion類型(xing)和Pickering類型(xing)之間可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)逆轉換，并可(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)以(yi)實現快速破乳(ru)和相(xiang)分離，為乳(ru)狀液(ye)(ye)滿(man)足不同(tong)應用(yong)領(ling)域（如(ru)兩(liang)相(xiang)催(cui)化、乳(ru)液(ye)(ye)聚合、油品乳(ru)化輸送等）的(de)多元化需求提供了(le)一(yi)(yi)種(zhong)簡便通(tong)用(yong)的(de)解(jie)決方(fang)法。

圖(tu)2新型頭基電荷可(ke)逆轉變型表(biao)面活(huo)性劑(DMUa)的結構及其(0.5mM)與納米二氧化(hua)硅(0.1wt.%)協同穩定(ding)的乳狀液(ye)(ye)的微結構及pH-響應(ying)性。(a)和(he)(d)oil-in-dispersion乳狀液(ye)(ye)，(b)和(he)(e)大(da)油滴Pickering乳狀液(ye)(ye)，(c)和(he)(f)小(xiao)油滴Pickering乳狀液(ye)(ye)

 上述研究工作得到了國家自(zi)然科學基(ji)金(21872064,21573096)和江南(nan)大學一流學科建設重(zhong)大創新項目(JUFSTR20180201)等(deng)的資(zi)助。

來(lai)源：江南大學

論文鏈(lian)接：

//onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202013443

//onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202102098