水包水乳液

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水包水乳液是一种由水溶剂化分子液滴在另一种连续水溶液中组成的体系;液滴相和连续相都包含完全水溶性的不同分子。因此,当两种含有不同水溶性分子的完全水溶液混合时,主要含有一种成分的水滴会分散在含有另一种成分的水溶液中。最近,通过分离不同类型的非两亲性但水溶性的分子相互作用,证明了这种水包水乳液存在并且不会聚结。这些分子相互作用包括氢键、pi堆积和盐桥接。当不同的水溶剂化分子官能团在由聚合物和液晶分子组...
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水包水乳液

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水包水乳液是一种由水溶剂分子液滴在另一种连续水溶液中组成的体系;液滴相和连续相都包含完全水溶性的不同分子。因此,当两种含有不同水溶性分子的完全水溶液混合时,主要含有一种成分的水滴会分散在含有另一种成分的水溶液中。最近,通过分离不同类型的非两亲性但水溶性的分子相互作用,证明了这种水包水液存在并且不会聚结。这些分子相互作用包括氢键pi堆积和盐桥接。当不同的水溶剂化分子官能团在由聚合物液晶分子组成的水性混合物中分离时,就会产生这种w/w乳液。

这种水包水乳液由悬浮为水溶剂化液滴的液晶组成,该液滴分散在聚合物溶液中,该溶液的溶剂也是水。乳液的液晶成分是色甘酸二钠(DSCG)。该分子是一种抗哮喘药物,但当DSCG的浓度为~9-21wt%时,它也作为一种特殊类型的液晶存在。与由油性分子(如5CB)组成的传统溶致液晶不同,DSCG分子不是两亲性的,而是完全水溶性的。因此,疏水/亲水的分离组不能应用于DSCG。聚合物溶液用作w/w乳液的中间相或连续相。除了水溶性之外,产生这种w/w乳液体系的一个重要标准是聚合物不能带有与DSCG强烈相互作用的官能团。因此,当与DSCG混合时,离子聚合物不会形成w/w乳液,而是产生均匀溶液或沉淀溶液。因此,提供w/w乳液的已知聚合物包括聚丙烯酰胺多元醇.令人惊讶的是,这些水包水乳液中的一些可以在长达30天的时间内从聚结中异常稳定。由于液晶分子在它们之间具有优选的共同取向,因此液滴中液晶的整体取向仅在某些配置中是稳定的(图3)。作为w/w乳液中的水溶剂化液滴,DSCG分子将在液滴表面以优选方向排列。为了最小化系统的总能量,液滴中的DSCG分子倾向于平行或垂直于液滴表面排列。

这种来自聚结的水包水乳液的稳定性归因于三个分子力:

1.液滴形成初期不同分子力的分离。类似的力往往会保持在一起:π-堆积和盐桥是液晶液滴相中的两个主要力,而键在连续聚合物相中占主导地位。

水包水乳液

2.随着液滴尺寸的增加,液滴相和连续相界面处的分子相互作用通过多价相互作用变得更强。w/w乳液中界面分子相互作用的增强导致形成一层聚合物,该聚合物层覆盖液滴表面,从而防止液滴聚集在一起。

3.此外,还提出当两个液晶液滴合并(聚结)时,两个合并液滴中液晶分子的取向必须改变以相互“适应”,从而导致能量损失,从而阻止聚结的发生。

这种w/w乳液也代表了一类新的聚合物分散液晶(PDLC)。传统上已知的PDLC由水包油乳液组成,其中油滴是热致液晶,例如4-戊基-4'-氰基联苯(5CB),水相包含某些聚合物。相比之下,这种水包水乳液由聚合物分散的溶致液晶组成,其中溶致液晶是溶解在水中的DSCG分子。传统的PDLC已经找到了应用,从可切换的窗口到投影显示。聚合物分散的溶致液晶的水包水乳液因其与蛋白质结构的相容性而具有构建高度生物功能材料的潜力。

其他已知类型的水包水乳液涉及在水溶液中分离不同的生物聚合物

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