互穿网络聚合物研究及其应用进展

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1、3322010年中国工程甥料复合材料技术研讨会论文集互穿网络聚合物研究及其应用进展段景宽1江文斌2邵双喜1江平开3(I．宁波工程学院材料工程所，宁波315016；2．黄山永佳集团．黄山245000；3．上海交通大学化学化工学院高分子材料科学与工程系，上海200240)摘要在综述互穿网络聚合物研究的基础上，着重讨论了互穿网络聚合物在各方面的应用，指出了目前互穿网络聚合物材料制备存在的问题，并对今后互穿网络聚合物的制备和研究进行了展望，提出了制备互穿网络聚合物新的思路。关键词互穿网络聚合物应用聚合物制备当今聚合物已成为

2、工、农业生产和人民生活不可缺少的一类重要材料。随着科学技术的日新月异，对聚合物材料的要求越来越苛刻，单一聚合物往往难以满足要求。为了获得综合性能优异的聚合物材料，除继续研制合成新型聚合物外，对已有的聚合物进行共混改性成为发展新型聚合物材料的一种卓有成效的途径。互穿网络技术是一种聚合物共混改性技术。利用互穿网络技术制备的聚合物材料称为互穿网络聚合物(IPNs)，这种聚合物网络间的缠结明显地改善了体系的分散性、界面相容性，不仅提高了相对稳定性，也使此类材料同时兼具两种或两种以上聚合物的特点，起到优势互补的作用，从而达到

3、改性的目的。与其它类型的高分子共混物相比，IPNs具有更为优异的物理、化学和力学性能，所以对互穿网络聚合物材料的研究与开发，世界注目。目前，许多类型的IPNs已在导电高分子材料、非线性光学材料、药物缓释材料、弹性体、涂料、复合材料、粘接剂和膜材料等中得到了极其广泛的应用，所以开发和研究互穿网络聚合物具有非常重要的实用和理论价值。笔者在综述互穿网络聚合物研究的基础上，着重讨论了互穿网络聚合物在各方面的应用，同时提出了制备互穿网络聚合物的新方法和思路。l互穿网络聚合物的概述IPNs是由两种或两种以上的聚合物网络相互穿透

4、或缠结所构成的一类化学共混网络合金体系，其中一种聚合物网络是在另一种聚合物网络直接存在下，原位聚合或交联形成的，两种聚合物网络之间为物理贯穿¨J。广义上讲，凡是两种或者两种以上的共混聚合物都可以被视为互穿网络聚合物。而从狭义上讲，只有两种或者两种以上的聚合物，其交联网络分子之间没有任何交联键所组成的聚合物才称为互穿网络聚合物。自1960年由J．R．Millar心1首次使用“聚合物互穿网络”这个名词以来，互穿网络聚合物以其独特的拓扑结构和协同效应，成为制备交联聚合物合金的重要手段，为制造特殊性能的聚合物材料开拓了崭新

5、的途径。互穿网络聚合物技术不仅是制备交联聚合物合金的唯一手段，也是由不完全互容聚合物合成分子级完全混合的聚合物合金的唯一途径。其特点在于独特的贯穿缠结结构，在提高高分子链相容性、增加网络密度、使相结构微相化及增大相间结合力等方面，由于存在所谓的动力学强迫互容行为，互穿网络聚合物可达到均聚物以及其它高分子合金难以达到的效果。互穿网络聚合物研究的代表性人物有H．L．Frisch【3。4J、L．H．Sperling[5-61等，他们从不同方面加深和完善了互穿网络聚合物的初期概念，使互穿网络聚合物技术逐渐形成了一门独立的学

6、科。H．L．Frisch曾长期致力于探索烃化合物的研究。烃化合物具有互锁环状结构，与互穿网络聚合物结构具有内在的联系。L．H．Sperling最初主要研究线型聚合物共混物，20世纪60年代中期开始致力于互穿网络聚合物的研究。除美国和前苏联之外，德、日、法等国家也在互穿网络聚合物领域研究的非常活跃。我国在此领域的研究工作起步于20世纪80年代初。随着科学技术的发展，无论在理论上还是在实践上，互穿网络聚合物的发展都十分迅速，并已进人工业规模的应用阶段。当今互穿网络聚合物已成为聚合物共混与复合领域中一个重要和独立的分支。

7、互穿网络聚合物可从形态学、制备方法等角度进行分类。根据形态学的观点，互穿网络聚合物可相对地分为理想互穿网络聚合物(CIPNs)、部分互穿网络聚合物(PIPNs)和相分离互穿网络聚合物(PSIPNs)三种。CIPNs是指在分子水平上均匀贯穿段景宽，等：互穿网络聚合物研究及其应用进展333的互穿网络聚合物。由于绝大多数聚合物在热力学上缺乏相混容性，所以实际上难以得到CIPNs。PIPNs是由组分之间部分相容而产生的，其特点是具有宽广的玻璃化转变区。完全不相混容的组分构成的互穿网络聚合物为PSIPNs。这种分类方法用途不

8、大，而最具有实际应用价值的分类方法是按照制备方法进行分类。按制备方法分类，互穿网络聚合物可以分为分步IPNs(SIPNs)、同步IPNs(SINs)、乳胶IPNs(LIPNs)、互穿网络弹性体IPNs(IENs)等。SIPNs是先合成交联的聚合物I，再用含有引发剂和交联剂的单体Ⅱ使之溶胀，然后使单体Ⅱ就地聚合而制得。若构成IPNs的两个聚合物组分都是交联的，