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1、有机-无机复合粒子的制备技术研究进展?38?高分子通报2004年6月引言有机.无机复合粒子的制备技术研究进展张凯,黄渝鸿,周德惠,傅强,江璐霞(1.四川大学高分子材料科学与工程系,成都6100652.中国工程物理研究院结构力学研究所,绵阳621900)摘要:有机一无机复合粒子作为一种新型复合材料,结合了有机物和无机物的特点,已广泛应用于生物,医学,化工,电子,军事等领域.本文概述了有机一无机复合粒子的制备机理及制备技术的研究进展.关键词:有机一无机复合粒子;机理;制备技术随着科学技术的迅速发展,对材料提出了更加
2、严格的要求,使材料研究正逐步摆脱靠经验和摸索的办法研制材料的轨迹,向着按预定性能设计新材料的方向发展.将不同种类的材料通过一定的工艺方法制成复合材料,可以使它保留原有组分的优点,克服缺点,并显示出一些新的性能.这种"复合技术"的出现和发展,是材料设计方面的一个突破.近年来,运用"复合技术"将有机高分子与无机粒子复合制得有机.无机复合粒子,使有机高分子材料与无机材料的复合化从简单的共混发展到亚微观的有机复合,引起了学者们的广泛关注,反映了一种未来的趋势".无机材料和有机材料各有特长,也各有自己的缺点.如无机材料坚
3、硬,耐溶剂性好,但柔性差,加工困难;有机材料硬度差,不耐热等.有机.无机复合粒子则兼具无机材料和有机材料的优点,如在保持有机高分子的成膜性,透明性和柔软性优良的基础上,又具有无机材料的不燃性,耐擦伤性,耐溶剂性,高硬度等优点,从而使具有着更广阔的应用前景¨".然而如何确保无机粒子在聚合物基体中均匀分散和界面相容一直是困惑人们的一个难题.采用聚合物包裹无机粒子制成有机.无机复合粒子有助于无机粒子的分散,稳定和复合,在粘合剂,生物医学,药物,信息情报,聚合物改性,催化载体,光电子吸收等方面得到广泛运用".l有机.无
4、机复合粒子的制备机理在有机物表面上进行有机单体的聚合比较容易,而以无机粒子作种子进行有机单体的聚合时,由于两者之间缺乏亲合性,有机单体的成核与链增长都与无机粒子无关,常常是有机单体独自聚合成新的乳胶粒,而不能包覆无机粒子,生成有机.无机复合粒子..要实现无机粒子被有机高分子包覆的关键就是提高二者之间的亲合性,对无机粒子表面进行处理,如活化,接枝,疏水处理,吸附表面活性剂形成双分子吸附胶束等.目前有关有机一无机复合粒子的制备机理的研究工作可归纳为以下三种,即化学键作用机理,静电相互作用机理和吸附层媒介作用机理.作
5、者简介:张凯(1973一),男,现为四川大学高分子材料科学与工程系在读博士研究生,主要从事功能高分子材料的研制及应用开发.E?mail:zllaIIgl【aiw@eyou,tom第3期高分子通报?39?1?1化学键作用机理蹇,HH聚辜篡..22---~'.g~Si--OH§中可与水分子发生水化作用,产生羟基,如硅溶胶粒物/—v,j,,,d子表面的硅醇基().因此,在无机氧化/'一'c一.二saj官能性单体,高分带上一些官能团(如一图lsio粒子与聚合物的复合化示意图机粒子表面的羟基发生化学作用,而使无机粒
6、子与有Si02panid.andy.n这样的体系中,无机粒子表面的电位随介质的pH值变化而发生变化.在低pH值时,由于质子的加入,n竺竺=,Si02粒子表面带正电荷;在高pH值时,由于羟基的作一/引发剂用,SiO粒子表面带负电荷.在无皂乳液聚合体系中,制备高分子乳液使用的引发剂,其分解碎片使乳胶粒表面带有电荷,由于它们之间的静电斥力使乳液稳定.例如,过硫酸钾(KPS)在水中有下列分解形式,可使大分子末端带上负电荷㈨.S20《一2?OSOf(3)M+…oso;MOSO~-(4)同理,2,2'.偶氮盐酸盐(AIBA
7、?2HCI)分解,可使大分子链末端带上正电荷.在无机氧化物粒子存在下,采用KPS和AIBA?2HC1分别作引发剂时,由于无机粒.聚合反应图2静电相互作用机理制备有机,无机复合粒子示意图Figure2Schematicofpreparingorganic—inorganiccompositeparticlesbyelectrostaticinteraction子的表面电荷与大分子链末端离子性基团之间的静电作用,从而可得到无机粒子被有机聚合物完全包覆的复合粒子.SiO粒子在甲基丙烯酸甲酯(MMA)乳液中用KPS引发
8、得到si02/PMMA有机一无机复合粒子,制备机理如图2所示….1.3吸附层媒介作用机理提高无机物和有机物间亲合性的另一种方法是用有机表面活性剂对无机粒子进行表面吸附处理,使其表面包覆一种有机吸附层.用经过这样处理的无机粒子作核,进行有机单体的乳液聚合,可以获得有机一无机复合粒子.这种复合方法的关键在于:(1)如何在无机粒子表面形成致密的吸附层,并使其在包覆乳液聚合过程中保持较高的分散
