有機(jī)納米材料new

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1、有機(jī)納米材料有機(jī)(高分子)納米顆粒材料是納米材料的重要組成部分,它具有穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu),可通過(guò)選擇聚合方式和聚合單體從分子水平上來(lái)設(shè)計(jì)合成和制備,且易控制其尺寸大小和顆粒的均一性,使之在具有小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和量子隧道效應(yīng)的同時(shí),還具有其他特定功能,如溫度、pH、電場(chǎng)和磁場(chǎng)等響應(yīng)性。由于高分子納米顆粒材料分子結(jié)構(gòu)的可設(shè)計(jì)性正日益受到科學(xué)工作者的關(guān)注,進(jìn)而也更加快了其開(kāi)發(fā)應(yīng)用的步伐。美國(guó)等西方發(fā)達(dá)國(guó)家在這一研究領(lǐng)域起步較早,技術(shù)力量已相當(dāng)強(qiáng);日本也在這一研究領(lǐng)域中投入大量人力和財(cái)力,獲得了眾多的成果與專利;近年來(lái)我國(guó)雖有不少科研人員開(kāi)始從事該領(lǐng)域的工作,并取得了一定的

2、基礎(chǔ)研究成果,但總的來(lái)說(shuō)與國(guó)外相比仍有一定的差距。傳統(tǒng)合成高分子顆粒的方法很多,如乳液聚合、沉淀聚合、種子聚合和分散聚合等。乳液聚合(無(wú)皂乳液聚合除外)和分散聚合雖能得到納米級(jí)顆粒材料,但由于在顆粒(微球)表面吸附的表面活性劑(分散穩(wěn)定劑)等脫除困難,在生物工程與醫(yī)療上的應(yīng)用受到很大限制。沉淀聚合和種子聚合等合成的微球直徑較大,表面缺少親水性官能基團(tuán),分散穩(wěn)定性較差,在生物工程與醫(yī)療應(yīng)用方面也受到限制。近年來(lái),國(guó)外已有關(guān)于用分散共聚反應(yīng)法合成納米到微米級(jí)微球的報(bào)道,其關(guān)鍵是親水性或雙親性大分子單體的制備、共聚反應(yīng)條件的選擇和較高的脫氧要求。此方法可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行分

3、子設(shè)計(jì),解決了分散穩(wěn)定劑或表面活性劑在微球表面的物理吸附問(wèn)題。作者著重對(duì)幾種常見(jiàn)有機(jī)納米顆料材料的制備方法與特點(diǎn)、性能及表征加以簡(jiǎn)單的闡述。1納米顆粒材料的制備方法111乳液聚合法乳液聚合法是制備聚合物的主要實(shí)施方法之一。由于乳液聚合法和聚合物乳液產(chǎn)品有著許多優(yōu)點(diǎn),尤其是它以水為介質(zhì)代表了當(dāng)今由溶劑型向水性產(chǎn)品轉(zhuǎn)換的發(fā)展方向,這賦予了乳液聚合技術(shù)和聚合物乳液應(yīng)用技術(shù)以強(qiáng)大的生命力。目前在世界范圍內(nèi)該法被用來(lái)大量制備各種類型的聚合物或聚合物乳液,其產(chǎn)品已廣泛地應(yīng)用于各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中。乳液聚合技術(shù)發(fā)展至今已有80余年的歷史,比較有代表性的是Harkins、Smith及Ew

4、art的工作。前者提出了定性理論,后兩者則在前者的基礎(chǔ)上提出了定量理論[1],為現(xiàn)代乳液聚合技術(shù)和理論奠定了基礎(chǔ)。隨著乳液聚合理論的不斷深化及乳液聚合物生產(chǎn)水平的不斷提高,乳液聚合技術(shù)也在不斷發(fā)展和創(chuàng)新,派生出不少乳液聚合新的分支,目前出現(xiàn)了許多新的乳液聚合方法,如反相乳液聚合、非水質(zhì)中的正相乳液聚合、無(wú)皂乳液聚合、微乳聚合、乳液縮聚、制備具有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)乳膠粒的乳液聚合、輻射乳液聚合和種子乳液聚合等。乳液聚合體系的特點(diǎn)有:反應(yīng)中心膠粒直徑小,易散熱;具有高的聚合反應(yīng)速度,又可獲得高分子質(zhì)量的聚合物;以水代替溶劑是發(fā)展的方向;生產(chǎn)靈活性大;聚合物乳液可直接利用;聚合

5、反應(yīng)過(guò)程設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便,不污染環(huán)境。所生產(chǎn)的乳液聚合物和聚合物乳液已廣泛應(yīng)用于石油開(kāi)采、皮革、生物醫(yī)學(xué)、工業(yè)涂裝,紡織印染及建筑等各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。根據(jù)乳液聚合的動(dòng)力學(xué)特征,可將整個(gè)聚合過(guò)程分為3個(gè)階段[2]。在加入引發(fā)劑前,體系中沒(méi)有聚合反應(yīng)發(fā)生,只是在乳化劑穩(wěn)定作用和機(jī)械攪拌下,把單體以珠滴的形式分散在水相中,變?yōu)槿闋钜?因此可稱為乳化階段。由聚合反應(yīng)開(kāi)始到膠束消失一段時(shí)間為階段Ⅰ,在這一階段將生成大量乳膠粒,亦稱為成核階段。膠束耗盡到單體珠滴消失一段時(shí)間為階段Ⅱ,在這一階段乳膠粒不斷長(zhǎng)大,稱為乳膠粒長(zhǎng)大階段。由單體珠滴消失至達(dá)到所要求的單體轉(zhuǎn)化率一段時(shí)間間隔為

6、階段Ⅲ,該階段又叫聚合反應(yīng)完成階段。另根據(jù)需要在體系中還可加入其他組分,如助乳化劑、分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑和pH值緩沖劑等。不管是非水溶性還是水溶性單體,從理論上來(lái)說(shuō),任何能進(jìn)行自由基加成聚合反應(yīng)的單體都可用乳液聚合法來(lái)制備聚合物。非水溶性單體可進(jìn)行正相(O/W)乳液聚合;而水溶性單體可進(jìn)行反相(W/O)乳液聚合。在乳液聚合體系中乳化劑起著至關(guān)重要的作用,它可被吸附在單體珠滴和乳膠粒表面上,形成穩(wěn)定的聚合物乳液,還直接影響到乳液聚合的反應(yīng)速率。按乳化劑親水基團(tuán)的性質(zhì)可將其分為4類:陰離子型、陽(yáng)離子型、兩性和非離子型乳化劑。近年,國(guó)內(nèi)外關(guān)于合成高分子納米顆粒的方法有很多集中在

7、該體系,如Ford[3]、Chew[4]、徐相凌[5]、閆翠娥[6]等的工作,均取得了較好的成績(jī)。112　分散聚合法分散聚合是一種20世紀(jì)70年代初由英國(guó)ICI公司的研究者們首先提出的新的聚合物制備方法。嚴(yán)格來(lái)講,分散聚合本質(zhì)上是一類特殊的沉淀聚合。目前普遍接受的反應(yīng)成核機(jī)理及粒子穩(wěn)定的機(jī)理有兩種:齊聚物沉淀成核和接枝共聚物聚結(jié)成核機(jī)理。齊聚物沉淀成核機(jī)理:單體、穩(wěn)定劑和引發(fā)劑溶解在介質(zhì)中;反應(yīng)開(kāi)始后,引發(fā)劑分解生成自由基,在介質(zhì)內(nèi)引發(fā)單體聚合,生成溶于介質(zhì)的齊聚物。當(dāng)聚合物鏈增長(zhǎng)達(dá)到臨界鏈長(zhǎng)時(shí),從介質(zhì)中析出并通過(guò)自身或相互纏結(jié)、聚并成核。此時(shí)所生成的核并不穩(wěn)定