平凡人
第1楼2008/12/31
2.2.2聚合物乳液插层法
该法是指聚合物乳胶粒子通过与纳米无机粒子片层之间的物理吸附和范德华力作用以及机械剪切混合作用,插入到片层间形成复合材料。刘军辉等以这种方法合成了苯乙烯-丙烯酸丁酯/蒙脱土纳米复合材料,共聚物插层进入到蒙脱土层间,使得改性蒙脱土的层间距由1155nm增大到4nm左右,且有机蒙脱土的加入提高了材料的热稳定性和阻燃性。周亚斌等采用一锅法乳液聚合制备了聚苯乙烯/蒙脱土(PS/MMT)纳米复合材料。
2.2.3熔体插层法
这种方法是将高分子材料加热到熔融状态下,在静置或剪切力作用下直接插入片层间,制得高分子基的纳米材料。这种方法克服了前两种方法的局限性。李同年等首先对钠蒙脱土进行有机处理,使其变为有机蒙脱土,然后利用熔融插层法制备了聚苯乙烯-蒙脱土插层复合材料,与纯聚苯乙烯及常规填充聚苯乙烯相比,所得插层复合材料的热性能和力学性能都有提高,在不牺牲材料冲击强度的情况下,复合材料的模量随着蒙脱土含量的增加而增加,这表明聚苯乙烯已__插层进入蒙脱土层间。首先采用此法并成功制备出复合材料的是美国Cornell大学的Giannelis和Vaia等,他们利用此法制备出具有二维纳米结构的聚苯乙烯/有机蒙脱土杂化材料。这种方法不需要使用溶剂,工艺简单,并且可以减少对环境的污染,因此有很好的应用前景。
2.3溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是纳米粒子制备中应用最早的一种方法,从20世纪80年代开始应用于制备聚合物/无机纳米复合材料。该法是先将前驱体如硅氧烷或金属盐溶于水或有机溶剂中形成均匀溶液,接着溶质在溶液中发生水解(或醇解),水解产物缩合聚集成溶胶粒子(Sol),溶胶粒子进一步经溶剂挥发或加热等处理聚集生成三维网络结构的无机氧化物凝胶(Gel)。
夏宇正等将甲基丙烯酸羟乙酯与硅酸四乙酯经酯交换制得的二甲基丙烯酰氧基硅酸二乙酯与丙烯酸酯进行乳液聚合,制得了不同二氧化硅含量的稳定聚丙烯酸酯/纳米二氧化硅复合乳液。试验结果表明,采用乳液聚合可以制得原位水解并稳定分散的聚丙烯酸酯/纳米二氧化硅复合乳液。
2.4原位分散聚合法
原位分散聚合法是将经过表面处理的纳米粒子加入到单体中,然后再引发单体进行聚合从而形成复合材料的方法。原位聚合法可在水相中进行,也可在油相中进行。单体可进行自由基聚合,也可以进行缩聚反应。由于聚合物单体分子较小,黏度低,经过表面处理改性后的纳米粒子分散均匀,粒子不容易团聚,粒子的纳米特性就能得到保持,同时在聚合过程中,只经一次聚合成型,不需热加工,避免了由此产生的降解,这样就保证了各种基本性质的稳定。
张国伟等在单一乳化剂存在下,用原位分散聚合法制备了含3nm硅溶胶的苯丙杂化乳液。通过FT-IR粒径分析、ε电位和流变性能测试,表征了杂化乳液中的杂化效应、微粒形态及乳液稳定性,并与分别由3nm和10nm硅溶胶与苯丙乳液直接共混形成的杂化乳液成膜后的力学性能相比,由原位分散聚合形成的3nm硅溶胶杂化乳液成膜后,显示出较高的拉伸强度、拉伸模量和断裂伸长率。
孙文兵、王世敏等采用原位聚合法制备出了聚醋酸乙烯酯/纳米二氧化硅复合乳液。邬润德等通过原位聚合法制成了以SiO2为核,聚丙烯酸酯(ACR)为壳的复合物。申屠宝卿等在纳米SiO2的存在下,进行苯乙烯(St)原位乳液聚合,制备复合纳米级PS/SiO2微胶囊。并提出St/SiO2的比率是影响复合微粒胶囊粒径的主要因素。另外,还有YUANJunjie、徐瑞芬等研究了SiO2或TiO2原位乳液聚合,其中徐瑞芬等研制出的乳液具有很好的杀菌效果。
2.5其他方法
随着纳米技术的飞速发展,制备聚合物基有机-无机杂化材料的方法也多了起来。大致又有下列几种方法:偶联剂法、紫外合成法、LB膜法、溶剂热法、液晶模板法、声化学合成法、微波辐射法等。
3结语
制备聚合物基有机-无机杂化材料的方法有很多种,各有其适用范围。易得到纳米粒子的无机物可采用原位聚合法或直接分散法,而不易获得纳米粒子的材料则可以采用溶胶-凝胶法,具有层状结构的无机物可用插层法,而微乳液聚合法可用于无机/有机纳米杂化微粒。随着人们对无机纳米粒子/乳液复合物的制备,结构与性能的深入研究及新的功能材料的开发应用,相信将有更多新成果会不断涌现。作为一种新型的纳米复合材料,无机纳米粒子/乳液复合物必将发挥更大的作用。
参考文献:(略)