高分子微凝胶控制合成无机_有机复合材料研究进展.pdf

　第 3 期 高 　　分 　　子 　　通 　　报 ·11 · 高分子微凝胶控制合成无机有机复合材料研究进展 胡 　炜 ,夏慧芸 ,张 　颖 ,房 　喻 (应用表面与胶体化学教育部重点实验室 ,西安 　710062 ; 陕西师范大学化学与材料科学学院 ,西安 　710062) 　　摘要 :高分子微凝胶是一类具有三维网络结构的分子内交联的高分子球形微粒 ,其物理 、化学性质与其构 象变化有着密切的关系 ,对于外界环境条件如温度 、p H 、离子强度 、电场或磁场等的改变 ,微凝胶即表现出相应 的体积相转变特性 。近年来 ,基于高分子微凝胶对外界的刺激相应性与无机纳米粒子的特殊性能制备得到了 各种有机无机复合材料 。本文根据微凝胶在无机微 、纳米材料制备过程中所起的作用 ,将基于高分子微凝胶 制备无机有机复合微 、纳米材料的方法分为原位合成法 、物理诱捕法和聚合法 ,并分别从各类方法的特点和应 用等方面进行详尽地分析和阐述 。 　　关键词 :高分子微凝胶 ; 无机纳米粒子 ; 原位合成法 ; 物理诱捕法 ; 聚合法 高分子微凝胶是一类具有网状结构的分子内交联的球形体系 ,其尺寸在微 、纳米量级 。微凝胶的大 小 、内部结构和所包含的功能基团的种类等性质都可以简单地通过改变单体组成 、交联剂的用量以及制 备条件等进行控制 。在分散稳定剂的作用下 ,微凝胶在水或有机介质中能较好地分散 ,且相应的物理 、化 学性质均与其构象变化密切相关[ 1～7 ] 。对于外界环境条件如温度 、p H 、离子强度 、电场或磁场等的改变 , 微凝胶即表现出相应的刺激响应特性[8 ] 。与其它合成高分子如树枝状化合物[9 ] 、嵌段共聚物[ 10 ] 等相比, 高分子微凝胶不仅制备方法简单 、容易引入反应性基团 ,而且通过选择合适的聚合方法 ,微凝胶的尺寸可 以从纳米级到微米级得到有效控制 。高分子微凝胶所具有的特殊结构与独特性能 ,使其已在工业生产涂 料和油漆等领域中获得技术性的应用 ,并在药物控制释放[ 11 , 12 ] 、催化剂载体[ 13～15 ] 、水体净化[ 16 , 17 ] 、化学分 离[ 18 ] 等方面有着极大的应用潜力 ,而基于高分子微凝胶制备无机微 、纳米材料[ 19 , 20 ] 的研究工作也受到了 人们广泛的关注 。 无机有机微 、纳米复合材料是指有机和无机组分在纳米水平上的复合 ,两相复合的界面间存在着较 强或较弱的化学键 ,其中有机物多为高分子 。无机有机微 、纳米复合材料同时糅合了无机和有机材料的 性能 ,更为重要的是 ,有机物的存在不仅可以为无机前驱体或无机纳米粒子提供一个优良的载体环境 , 以 提高纳米级无机相的稳定性 ,而且可以充分实现其特殊性能的微观控制 ,使在光 、电、磁和催化等方面的 特性[21 , 22 ] 得到更好地发挥和运用 。通过控制形成复合体系的反应条件 、有机与无机组分的配比等 ,可以 实现无机改性有机材料和少量有机成分改性无机材料 。无机有机复合体系的性质不仅取决于组分的性 质 ,而且与组分之间的存在形态及界面性质密切相关 。有机物与无机粒子之间应存在较强的相互作用 , 才能阻止无机微粒的团聚而使其长期稳定的存在[ 10 , 23～27 ] 。因此 ,无机有机微 、纳米复合材料[28 , 29 ] 既可 以作为结构材料 ,又可以作为功能材料 。 近年来 ,各国研究者们利用高分子微凝胶的结构特点及对环境的刺激响应性能已成功制备了包含有 磁性纳米颗粒[30～32 ] 、半导体纳米颗粒[33 , 34 ] 、金属硫化物[35 , 36 ] 、金属氧化物[37 ] 及金属纳米颗粒[38～50 ] 等[ 19 , 20 , 51～54 ] 多种杂化微凝胶材料 。本文根据制备无机纳米粒子的方式 ,将基于高分子微凝胶制备无机 有机复合材料的方法分为以下三类 : ( 1) 原位合成法 :先将无机物前驱体通过一定方式引入高分子微凝 ( ) ( ) ( ) 基金项 目: 国家自然科学基金 203730