基于麦羟硅钠石的Pickering乳液及其应用研究

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具有新型功能性的纳米颗粒材料及其稳定的Pickering乳液,在许多领域中的研究和应用引起了人们极大的重视和关注。层状硅酸盐固体颗粒是无机固体矿物材料的一类,其资源储量十分丰富,是廉价、环保的矿物资源之一。到目前为止,层状硅酸盐资源在乳状液的乳化技术中的潜在价值远没有得到完全开发和利用。层状材料麦羟硅钠石具备独特的片层结构、良好的结构可修饰性和生物相容性等特征而逐渐受到材料研究者的广泛关注。为了实现麦羟硅钠石在多个领域的功能化应用,对麦羟硅钠石进行修饰后探索其在Pickering乳液领域的应用具有重要的研究意义和实用价值。本论文用十六烷基三苯基溴化鏻改性麦羟硅钠石,之后用改性后具有合适接触角的有机麦羟硅钠石(Org-Mag)首次稳定制备Pickering乳液,它可以在浓度为0.05 wt%的颗粒浓度下稳定制备水包油的Pickering乳液;考察了固体颗粒浓度、油水比和pH值对所制备乳液的稳定性能的影响。发现随着固体颗粒浓度的增加,乳液分层稳定性先升高,再保持不变。颗粒浓度增加到0.3 wt%,虽然乳液稳定的时间延长,但是乳液的出油率开始变大。增大油相体积分数可以改善乳液的分层稳定性,固定颗粒浓度为0.1 wt%,油相体积分数为0.5~0.66时乳液分层稳定性较好;当油相的体积分数为大于等于0.66时,乳液的类型发生相转变,从水包油转变为油包水。固定颗粒浓度为0.5 wt%、油水比为1:1的条件下,改变pH值,都可以制备出较为稳定的Pickering乳液,pH值从4~9,总体来说乳滴的粒径大小在较小的范围内变化。但是在不同的pH值下,乳液的粒径基本相同,粒径分布较窄。首次用Org-Mag作为乳化剂代替传统的表面活性剂,利用Pickering乳液法制备了Org-Mag/PMMA纳米复合微球。探索了油水比、乳化剂用量和pH值对纳米复合微球形貌的影响,并对产物进行XRD、FT-IR、SEM和TG等表征。结果表明,固体颗粒的亲疏水性对能否成功制备水包油型的Pickering乳液起关键作用,适当调节magadiite的接触角并通过Pickering乳液聚合法成功制备了Org-Mag/PMMA纳米复合微球,聚合物的热稳定性提高。油水比过高过低都会影响乳液聚合的正常进行,发生爆聚;固体颗粒的浓度主要影响复合材料微球的粒径分布,固体颗粒浓度为3 wt%时制备出粒径分布均一的复合微球;pH值的大小主要影响复合微球的粒径大小,在pH值为4~9范围内,粒径的变化主要是随着pH值的增加,粒径先增后减。首次采用Org-Mag协同海藻酸钠利用Pickering乳液挥发法制备了magadiite/海藻酸钠(Org-Mag/SA)纳米杂化药物载体。研究了具有不同含量Org-Mag的复合药物载体对模拟药物甲硝唑缓释的影响。结果表明:具有不同含量(90%、87.5%、83%、75%、50%、25%、12.5%和10%)Org-Mag的复合药物载体均可成功地通过乳液挥发法制备出药物载体,且对甲硝唑均有缓释效果,甲硝唑通过物理表观吸附作用、静电作用、包覆等机理与载体材料结合在一起。不同的Org-Mag含量制备的药物载体对甲硝唑的缓释有较大影响,释放主要有两个阶段:0~4h为较快释放,4小时后开始缓慢释放。以SA为主导制备的Pickering药物载体缓释至24 h时基本保持平衡,以magadiite为主导制备的Pickering药物载体缓释至12 h时基本保持平衡,而海藻酸钠的含量为零的药物载体缓释在10 h时就保持平衡,海藻酸钠的加入可以延长甲硝唑的缓释时间。First order model、Baker-Lonsdale和Korsmeyer-Peppas模型对药物缓释拟合的线性相关系数都在0.9以上,线性相关性高,这三个模型能都能描述药物载体复合材料的释放动力学行为。结合动力学拟合以及机理结构示意图分析得到SA溶胀溶解对甲硝唑起缓释作用,层板的阻隔效应使甲硝唑的溶出速率降低。
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