互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物(IPN)發(fā)展與應(yīng)用

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1、互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物(IPN)發(fā)展及應(yīng)用DevelopmentandApplicationofInterpenetratingpolymernet-work王軍輝（材料科學(xué)與工程學(xué)院09030442班21號(hào)）摘要：本文首先對(duì)互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物做了簡(jiǎn)單的介紹，然后對(duì)其特點(diǎn)與制備做了簡(jiǎn)單說(shuō)明；但最主要的是綜述了互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物研究、發(fā)展以及應(yīng)用列出一些事例。同時(shí)，對(duì)其發(fā)展前景作了展望。關(guān)鍵詞：互穿網(wǎng)絡(luò)（interpenetratingnetwork）、聚合物（polymer）、結(jié)構(gòu)（structure）、研究（research）、發(fā)展（developme

2、nt）、應(yīng)用（application）引言：由于互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物材料的結(jié)構(gòu)與性能的特殊性，引起了世界各地科學(xué)家的重視，并紛紛進(jìn)行研究，據(jù)統(tǒng)計(jì)至1970年世界上約發(fā)表有關(guān)IPN的論文250余篇。從80年代至90年代，IPN領(lǐng)域的研究更是活躍,無(wú)論在研究體系還是制備方法上更是巧妙多樣,IPN的材料日益增多?；ゴ┚W(wǎng)絡(luò)聚合物（IPN）在離子交換樹(shù)脂、電滲析膜、壓敏膠粘劑、增韌塑料與增強(qiáng)橡膠等方面正在獲得應(yīng)用。預(yù)計(jì)將有良好的發(fā)展前景，尤其在膠乳互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物的開(kāi)發(fā)與同時(shí)聚合互穿網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用方面，潛力很大。為此，本文10首先對(duì)互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物做了簡(jiǎn)單的介紹

3、，然后對(duì)其特點(diǎn)與制備做了簡(jiǎn)單說(shuō)明；但最主要的是對(duì)互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物研究、發(fā)展以及應(yīng)用列出一些事例；同時(shí)對(duì)其發(fā)展前景作了展望。一、互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物簡(jiǎn)介（introduction）互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物是由兩種或多種各自交聯(lián)與相互穿透的聚合物網(wǎng)絡(luò)組成的一類新型改性技術(shù)制備的，具有特殊空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的獨(dú)特高分子聚合物，簡(jiǎn)稱IPN。它是由交聯(lián)聚合物Ⅰ與交聯(lián)聚合物Ⅱ各自交聯(lián)后所得的網(wǎng)絡(luò)連續(xù)相互穿插而成的。早在20世紀(jì)50年代IPN就有零星應(yīng)用，70年代初期,逐步明確了有關(guān)IPN的概念，此后這一研究領(lǐng)域不斷獲得擴(kuò)展。IPN不同于接枝共聚物，因?yàn)樵贗PN中聚合物Ⅰ與Ⅱ

4、之間未發(fā)生化學(xué)鍵結(jié)合。它也不同于相容的共混物，因?yàn)榫酆衔铫衽cⅡ在IPN中存在各自的相?；ゴ┚酆衔锞W(wǎng)絡(luò)是合成方法主要有分步法與同步法兩種。分步法是將已經(jīng)交聯(lián)的聚合物（第一網(wǎng)絡(luò)）置入含有催化劑、交聯(lián)劑等的另一單體或預(yù)聚物中，使其溶脹，然后使第二單體或預(yù)聚體就地聚合并交聯(lián)形成第二網(wǎng)絡(luò)，所得產(chǎn)品稱分步互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)。同步法，是將兩種或多種單體在同一反應(yīng)器中按各自聚合與10交聯(lián)歷程進(jìn)行反應(yīng)，形成同步互穿網(wǎng)絡(luò)。在由兩種聚合物形成的網(wǎng)絡(luò)中，如果有一種是線型分子，該網(wǎng)絡(luò)稱為半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)。將兩種不同彈性體膠乳進(jìn)行混合、凝聚與交聯(lián)而制成的互穿網(wǎng)絡(luò)，稱為互

5、穿彈性體網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱IENS。一、互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物的特征（characteristic）IPN的特點(diǎn)在于含有能起到“強(qiáng)迫相容”作用的互穿網(wǎng)絡(luò)，不同聚合物分子相互纏結(jié)形成一個(gè)整體，不能解脫。在IPN中不同聚合物存在各自的相,也未發(fā)生化學(xué)結(jié)合,因此，IPN不同于接枝或嵌段共聚物,也不同于一般高分子共混物或高分子復(fù)合材料，IPN的結(jié)構(gòu)與性能與制備方法有關(guān)，聚合物Ⅰ／聚合物ⅡIPN（聚合物Ⅰ為第一網(wǎng)絡(luò),聚合物Ⅱ?yàn)榈诙W(wǎng)絡(luò)）的結(jié)構(gòu)與性能不同于聚合物Ⅱ／聚合物ⅠIPN。值得注意的是，在IPN內(nèi)如存有永久性不能解脫的纏結(jié)，則IPN的某些力學(xué)性能有可能超越所

6、含各組分聚合物的相應(yīng)值。例如，聚氨酯與聚丙烯酸酯的抗張強(qiáng)度分別為42.07MPa、17.73MPa，伸長(zhǎng)率分別為640％、15％;而聚氨酯/聚丙烯酸酯IPN(80/20)的抗張強(qiáng)度高達(dá)48.97MPa，最大伸長(zhǎng)率為780％。如果在室溫條件下兩種聚合物中有一種表現(xiàn)為高彈體,另一種表現(xiàn)為硬塑料,那么所形成的IPN既可能是增強(qiáng)橡膠,也可能是耐沖擊塑料，視兩者的相互比例與制備條件而定。電子顯微鏡研究的結(jié)果表明,IPN具有兩個(gè)連續(xù)的相，形成復(fù)雜的“細(xì)胞”結(jié)構(gòu)?！凹?xì)胞壁”與“細(xì)胞內(nèi)部”分別由兩種聚合物構(gòu)成。這種“細(xì)胞”的尺寸大致在50～100納米范圍

7、內(nèi)。在許多情況下,“細(xì)胞壁”與“細(xì)胞內(nèi)部”還存在更小的微細(xì)結(jié)構(gòu)，其尺寸為10～2010納米，這種微細(xì)結(jié)構(gòu)顯然是由網(wǎng)絡(luò)的互相穿插所造成的，但由于這些結(jié)構(gòu)所形成的微區(qū)尺寸遠(yuǎn)比可見(jiàn)光的波長(zhǎng)小，因此典型的IPN是透明材料。IPN在動(dòng)態(tài)力學(xué)譜上也已證明存在兩相,但兩相的玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)發(fā)生偏移并明顯變寬，同時(shí)還伴隨阻尼作用的增大，因而IPN在較寬的溫度范圍內(nèi)具有消聲或減振的功能。IPN也同其他熱固性材料一樣,交聯(lián)固化后不能再次成型,這是它的缺點(diǎn)?！　∪⒒ゴ┚W(wǎng)絡(luò)聚合物的制備（preparation）互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物按照制備方法可分為順序IPN、同步IPN

8、、膠乳IPN與熱塑性IPN等4類。1、順序IPN(SequentialIPN)：順序IPN的制備方法是先制備一種交聯(lián)聚合物Ⅰ,再將聚合物Ⅱ的單體與引發(fā)劑、交聯(lián)劑混合后加入交聯(lián)聚合物I中,然后在