有机纳米材料

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基于纳米材料有机-无机复合超滤膜的研究进展

ＷａｇＺｏｇｕＹｕＨａｒｎ，Ｘｉｉｎｅ，ａｇＦｉ，ａｎｈ，Ｙａｈｉｎｎｈａ，ｉｏｇａＪａｆｉＺｈｎｅ￣ｉＸｉＹａｚｉＬｉｎｕ
（ａｏａｒｆｉｅｔｒｌａｄＭｏｅＴｘｉ，ｈｒｗｉｇｓｒｔｔＫｙＬｂｒｔｒ，ｉｇａｉｅｓｙＱｉｄｏ２６７，ｈｎ）ＬｂｒｔｙｏＦｂｒｅｉｓｎｄｍｅｔｅＴｅＧｏｎｅｆａｅａｏａｏＱｎｄｏｖｒｉ，ｎａ６０１ＣｉａｏＭａａｌＢａｏＳｅｙＵｎｔ
Ａｂｔａｔｈａｅｔｄｖｌｐｎｎｐｌａｉｎｏａｏｔｒａｓｉｎｒａｉ・ｒａｉｌｎｌａｌａｉｎｍｅｒｎｓｗｅｅｓｒｃ：Ｔｅｌｔｓｅｅｏｍｅｔａｄａｐｉｔｆｎｍａｅｉｌｎｉｏｇｎｃｏｇｎｃｂｅｄｕｔｆｔｔｍｂａｅｒｃｏｎｒｉｒｏ
１基于纳米碳材料的复合超滤膜
仅具有纳米材料的刚性和特殊性能，还具有高分子材料的韧
性和易加工性。将纳米复合材料应用于超滤膜的制备研究，
近年来已成为膜科学技术领域的一个重要课题。超滤膜是近几十年发展起来的一种新型膜分离技术。２世纪６年代Ｍｉａｌ创建的Ａｃｎ公司，功制备了Ｏ０ｃｅｈｓｍｉｏ成不同孔径的乙酸纤维素（Ａ）Ｃ超滤膜后，又有多家公司生产出各种聚合物超滤膜，使超滤技术进入了迅速发展阶段Ｊ。
米管、墨烯）石的复合超滤膜，基于金属、非金属氧化物（：ＴＯ、ｅＯ、ｉ的复合超滤膜，于聚合物纳米纤Ａ１ＯｉＦ，ＳＯ）基

无机-有机纳米杂化烧蚀材料的制备及其性能

明，ＯＶＰ代部分聚磷酸铵（Ｐ后烧蚀材料的线烧蚀率显著降低，００７用ＡＰ）从．７ｍｍ／降低到００６ｓ．５ｍｍ／，时烟ｓ同
雾和密度也有所降低。
关键词：料科学；形八乙烯基硅倍半氧烷；材笼三元乙丙橡胶；蚀材料烧
Ａｂｔａｔｎｏｄｒｔｒｐｒｎｕａｏｔｒａｗｉｏｌｅｒａｌｔｖａｅ，ｓｋｎｅｓｔｓｒｃ：Ｉｒｅｏｐｅａｅｉｓｌｔｒｍａｅｉｌｔｌｗｉａｂａｉｅｒｔｈｎｍｏｅａｄｄｎｉｙ，ｔｅｉｏｇｎｃｈｎｒａｉ— ｏｇｎｃｎｎｓｒｃｕｅｂａｉｅｍａｅｉｌｗａｒｐｒｄｗｉｃａｉｙｓｌｅｕｏａｅ（ｒａｉａｏｔｕｔｒｄａｌｔｔｒａｓｐｅａｅｔｏｔｖｎｌｉｑｉｘｎｖｈｓＯＶＰ）ａｄｅｈｌｎｒｐｌｎｎｔｙｅｅｐｏｙｅｅｄｅｅｍｏｏｒｒｂｅＥＰｉｎｎｍｅｕｂｒ（ＤＭ）ｂｗｉｏｌｒｍｉｅ．Ｔｈｃａｉａｒｐｒｉｓｉｅｒａｌｔｅｒｔｙｔｎｒｌｘｒｅｅｍｅｈｎｃｌｐｏｅｔｅ，ｌａｂａｉａｅ，ｓｋｎｎｖｍｏｅａｄｄｎｉｙｏｈＥＰｅｓｔｆｔｅＤＭｎｕａｏｔｒａｓｗｅｅｅｅｍｉｅ．ＴｈｅｕｔｈｗｈｔｏａｅｔｈＥｉｓｌｔｒｍａｅｉｌｒｄｔｒｎｄｅｒｓｌｓｓｏｔａｃｍｐｒｄｗｉｈｔｅＰＤＭｉｓｌｔｒｍａｅｉｌｃｎａｎｎｍｍｏｉｍｈｓｈｔ，ｐｒｅｌｃｍｅｔｆｎｕａｏｔｒａｓｏｔｉｉｇａｎｕｐｏｐａｅａｔｒｐａｅｎｏＯＶＰｆｒＡＰｏｒｄｌｅｒａｌｔｅｒｔｏＰｌｗｅｅｉａｂａｉａｅｎｖ

mof纳米材料沉淀溶解平衡解释说明

mof纳米材料沉淀溶解平衡解释说明1. 引言1.1 概述随着纳米科技的发展，MOF纳米材料作为一类具有特殊结构和性质的新型材料逐渐引起人们的关注。

MOF，即金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks），是由金属离子或簇与有机配体组成的一种多孔晶态材料。

这种材料具备高比表面积、可调控孔径，以及多样的化学和物理性质，在催化、吸附分离、传感等领域具有广阔的应用前景。

1.2 文章结构本文将首先介绍MOF纳米材料的定义和特点，包括其组成结构、表面特性等方面内容。

接着将详细阐述MOF纳米材料的合成方法和常见应用领域。

然后，我们将深入探讨沉淀溶解平衡这一重要概念，并分析影响该平衡状态的因素以及计算平衡常数和溶度积的方法。

在此基础上，我们将重点研究MOF纳米材料在沉淀溶解过程中所涉及的机制，分析驱动沉淀和溶解的力量以及影响溶解过程的因素。

最后，通过综合总结和分析，我们将提出对未来研究方向的展望和建议。

1.3 目的本文旨在探究MOF纳米材料的沉淀溶解平衡机制，并对其稳定性进行研究。

通过系统地阐述MOF纳米材料的定义、特点、合成方法以及应用领域，我们希望能够加深人们对于这一新型材料的认识与了解。

同时，通过对沉淀溶解平衡概念和机制的详细阐述，我们将为该领域内研究者提供重要的理论指导。

最后，在总结主要观点和发现的基础上，我们将提出未来研究方向的展望和建议，为后续相关研究工作奠定基础。

以上为文章“1. 引言”部分内容。

2. MOF纳米材料：2.1 定义和特点：MOF（金属有机骨架材料）是一类由金属离子或金属团簇作为节点，有机配体作为桥联配体形成三维网状结构的纳米材料。

它具有多种优良的特性，如高比表面积、可调控孔隙结构、大量功能化基团等。

这些特点使得MOF在吸附分离、气体储存、催化反应等方面具有广泛的应用潜力。

2.2 合成方法：MOF纳米材料的合成方法多种多样，常见的方法包括溶剂热法、溶液法、气相法和水热法等。

有机纳米材料的制备与应用

有机纳米材料的制备与应用随着纳米科技的发展，有机纳米材料在许多领域中得到越来越广泛的应用。

本文将探讨有机纳米材料的制备方法以及在各个领域中的应用情况。

一、有机纳米材料的制备方法有机纳米材料的制备方法多种多样，下面将介绍几种常见的制备方法。

1. 溶剂法溶剂法是比较常用的有机纳米材料制备方法之一。

该方法将有机物溶解在适当的溶剂中，通过控制反应条件，如温度、溶剂选择和搅拌速度等，使有机物发生溶剂沉淀或溶剂挥发，最终得到纳米级有机材料。

2. 水相法水相法通常用于制备水溶性的有机纳米材料。

该方法将有机物溶解在水溶液中，通过控制反应条件，如温度、pH值和溶液浓度等，使有机物聚集形成纳米颗粒，然后通过离心或过滤等技术分离纳米颗粒。

3. 高能球磨法高能球磨法是一种基于机械力学的有机纳米材料制备方法。

该方法通过将有机物与高能球一起放置在球磨罐中，通过高速旋转球磨罐，使球磨剂对有机物进行碰撞、摩擦和压碎，最终得到纳米级有机材料。

二、有机纳米材料的应用领域有机纳米材料由于其特殊的结构和优异的性能，在许多领域中都有重要的应用。

1. 生物医学有机纳米材料在生物医学领域中有着广泛的应用。

例如，纳米级的药物载体可以在体内精确控制药物释放，提高药效和减少副作用；纳米级的生物传感器可以检测和监测生物标志物，实现早期疾病诊断；纳米级的光热治疗剂可以通过光热效应破坏肿瘤细胞。

2. 环境保护有机纳米材料在环境保护领域中也有重要的应用。

例如，纳米级的吸附剂可以用于水质净化，去除有害物质；纳米级的光催化剂可以通过光催化反应降解有机污染物；纳米级的传感器可以监测空气中的有害气体浓度。

3. 能源领域有机纳米材料在能源领域中具有潜在的应用前景。

例如，纳米级的光电转换器可以将太阳能转化为电能；纳米级的储能材料可以提高电池和超级电容器的能量密度和循环寿命；纳米级的催化剂可以提高能源转化过程中的效率。

4. 材料科学有机纳米材料在材料科学领域中也有广泛的应用。

有机高分子／无机物杂化纳米材料

纳米材料可以兼顾无机物分子的分离能级和半导体的连续谱的优点，因而可用作光，电等功能材料．
纳米粒子具有量子尺寸效应，其吸收光谱随粒经的减小而发生蓝移．量子效应，隧道效应是未来微电子器件的基础．
以上特点决定了纳米组装体具有高密度，多功能，高集成度，高存储密度，协调和协同效应，且材料透明，可用于光学通讯．
三．利用单体R’Si(OR)3,R’是可在光照或加热情况下聚合的基团。例如：光聚合或热聚合得到的带三乙氧基硅烷的聚合物与TEOS、H2O反应，得到有机聚合物在二氧化硅基体中。
5.5预聚体杂化
预聚体带有较小的无机网络，端基带有可聚合的基团，聚合得到有机－无机杂化材料。例子。P288
6嵌段共聚物杂化两嵌段共聚物组成变化引起的形态变化有：球形、圆
有机小分子有机高分子
○ ＋有机无机互穿网络
无机小分子无机高分子
5.2分子内自杂化
由一种反应物（含亲水基团），水解缩合后生成带可聚合基团的产物。例子。P287
3大分子混合杂化 ○ 大分子与大分子的杂化，若是简单混合，
ΔS混合≈0，只有当ΔH混合<0，即混合过程放热， ΔG混合<0才能实现，而这样的体系很少．大分子与大分子的杂化不能依靠简单混合实现，而要用反应杂化来实现．
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有机高分子／无机物杂化纳
米材料
2023
杂化材料是从二十世纪八十年代末开始迅速发展的多学科交叉的材料．
1.无机材料，有机高分子材料及生物物质的特点
无机材料：结构材料（高强度，高刚性，高硬度）；光，电，磁等功能材料（光谱谱线较窄）；性能长期稳定，使用寿命长；加工成型较难（高温烧结，冶炼，晶体培养等加工成型方法）．
有机高分子材料：易于成型加工；某些高分子材料可作结构材料（较高的强度，刚

新型纳米材料

新型纳米材料纳米材料是指至少在一维尺度上具有至少一个尺寸小于100纳米的材料。

由于其特殊的尺寸效应、表面效应和量子效应，纳米材料在光学、电子、磁学、力学和化学等方面表现出许多独特的性质，因此被广泛应用于材料科学、生物医学、环境保护等领域。

在过去的几十年里，科学家们不断探索新型纳米材料，并取得了许多重要进展。

一种重要的新型纳米材料是石墨烯，它是由碳原子构成的二维晶体结构。

石墨烯具有极高的导电性、热导率和机械强度，因此被认为是一种理想的材料用于电子器件、传感器、储能材料等领域。

此外，石墨烯还具有良好的透明性和柔韧性，因此在柔性电子、柔性显示器等方面也具有广阔的应用前景。

另一种备受关注的新型纳米材料是量子点，它是一种由几十个到几百个原子构成的纳米粒子。

由于其尺寸约在1到10纳米之间，量子点表现出许多特殊的光电性能，如发光、吸收、荧光等。

因此，量子点被广泛应用于显示技术、生物成像、光电器件等领域。

与传统的半导体材料相比，量子点具有更广泛的发光波长范围、更高的荧光量子产率和更好的光稳定性，因此备受研究者们的青睐。

此外，金属有机骨架材料（MOFs）也是一类备受关注的新型纳米材料。

MOFs 是一种由金属离子和有机配体组成的多孔晶体材料，具有高比表面积、可调控的孔径和丰富的化学功能团。

由于其独特的结构和性能，MOFs在气体吸附、分离、储存等方面具有广泛的应用前景。

此外，MOFs还可以用于催化、药物传递、光电器件等领域。

综上所述，新型纳米材料具有许多独特的性能和广阔的应用前景，对于推动材料科学和相关领域的发展具有重要意义。

随着科学技术的不断进步，相信新型纳米材料将会在更多的领域展现出其独特的魅力，为人类社会的发展做出更大的贡献。

MXene基功能纳米材料的合成及对水中有机污染物的去除作用

MXene基功能纳米材料的合成及对水中有机污染物的去除作用摘要MXene 是一种新型的基功能纳米材料，其具有高度的导电性和可控的表面官能团。

本文综述了 MXene 的合成方法和其在水处理中对有机污染物去除的应用，探讨了其优越性和未来的研究方向。

关键词：MXene；基功能纳米材料；合成；有机污染物去除引言MXene 是一种新型的基功能纳米材料，其名称来源于其结构：M 表示金属原子，X 表示 C 或 N 原子，ene 表示形如石墨烯的层状结构。

MXene 具有高度的导电性、可控的表面官能团，以及极高的比表面积和孔径。

这些特性使得 MXene 在多个领域具有广泛的应用。

水污染是当今世界面临的一个严重问题，特别是有机污染物的存在对水环境安全造成了极大的威胁。

因此，研究高效的水处理方法是十分必要的。

近年来，MXene 的独特性质使其被广泛应用于水处理，尤其是去除水中的有机污染物方面。

本文将从 MXene 的合成方法入手，探讨其在水处理中对有机污染物去除的应用，并总结其在这一领域的优越性和未来的发展方向。

一、 MXene 的合成方法MXene 如何合成是研究的重点之一。

目前， MXene 的合成方法主要分为两类：化学剥离和电化学剥离方法。

（一）化学剥离法化学剥离法是通过化学反应，去除 Ti3AlC2 原料的 A 层和部分B 层来制备 MXene 的。

其中，A 层通常是 Al 或 Al-containing 物质，B 层通常是 Ti 或 Ti3C2。

该方法的步骤如下：1、将 Ti3AlC2 放入酸性溶液中，如 HF、HCl 或 HNO3。

2、酸性溶液可使 A 层和 B 层分离，产生整齐的 MXene 多层石墨烯结构。

3、将 MXene 使用乙醇、二甲苯或 N-Methylpyrrolidone (NMP) 等有机溶剂进行清洗。

化学剥离法的优点是简单易操作、条件温和、制备的产品纯度高。

但是，这种方法仍存在一些问题，如剥离方法选择、剥离后的 MXene稳定性等，限制了其大规模生产。

有机一无机纳米复合材料的制备、性能及应用

有机一无机纳米复合材料的制备、性能及应用引言纳米复合材料是一类新型复合材料,它是指1种或多种组分以纳米量级的微粒即接近分子水平的微粒复合于基质中所构成的一种复合材料。

纳米复合材料因其分散相尺寸介于宏观与微观之间的过渡区域，将给材料的物理和化学性质带来特殊的变化，正日益受到关注。

纳米材料被誉为“21世纪最有前途的材料”，该类材料研究的种类已经涉及到无机物、有机物和非晶态材料等。

有机-=无机纳米复合材料因其综合了有机物和无机物各自的优点，并且可以在力学、热学、光学、电磁学和生物学等方面赋予材料许多优异的性能，正在成为材料科学研究的热点之一。

目前，国内外在这方面的研究成果正不断见诸报道。

本文拟对有机一无机纳米复合材料的制备、性能及应用作一个综述。

有机一无机纳米复合技术最先制得的纳米复合材料是无机纳米复合材料，如金属、非金属、陶瓷和石英玻璃等。

目前，纳米复合材料研究的种类已涉及到有机物和非晶态材料等。

各国首先着重于纳米复合材料制备方法的研究，特别是薄膜制备法的研究。

纳米复合方法常用的有3种：溶胶一凝胶法、嵌入法和纳米微粒填充法。

其中溶胶一凝胶法较早用于制备有机一无机分子杂化材料或纳米复合材料；嵌入法在分子材料领域表现出很好的前景，特别是将不同的性能综合到单一的材料中去。

把具有有机／无机纳米复合材料的性能和特点的纳米颗粒材料添加到其他材料中，可以根据不同的需要选择适当的材料和添加量达到材料改性的目的，因为复合材料中增强体的尺寸降到纳米数量级会给复合材料引入新的材料性能。

首先，纳米颗粒本身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面界面效应和宏观量子隧道效应等特殊的材料特性，这会给复合材料带来光、电、热、力学等方面的奇异特性；其次，纳米颗粒增强复合材料所具有的特殊结构，如高浓度界面、特殊界面结构、巨大的表面能等等必然会大大影响复合材料的宏观性能。

由无机纳米材料与有机聚合物复合而成的有机／无机纳米复合材料具有无机材料、无机纳米材料、有机聚合物材料、无机填料增强聚合物复合材料、碳纤维增强聚合物复合材料等所不具备的一些性能。

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有机纳米材料有机(高分子) 纳米颗粒材料是纳米材料的重要组成部分, 它具有稳定的形态结构, 可通过选择聚合方式和聚合单体从分子水平上来设计合成和制备, 且易控制其尺寸大小和颗粒的均一性, 使之在具有小尺寸效应、表面效应和量子隧道效应的同时, 还具有其他特定功能, 如温度、pH、电场和磁场等响应性。

由于高分子纳米颗粒材料分子结构的可设计性正日益受到科学工作者的关注, 进而也更加快了其开发应用的步伐。

美国等西方发达国家在这一研究领域起步较早, 技术力量已相当强; 日本也在这一研究领域中投入大量人力和财力, 获得了众多的成果与专利; 近年来我国虽有不少科研人员开始从事该领域的工作, 并取得了一定的基础研究成果, 但总的来说与国外相比仍有一定的差距。

传统合成高分子颗粒的方法很多, 如乳液聚合、沉淀聚合、种子聚合和分散聚合等。

乳液聚合(无皂乳液聚合除外) 和分散聚合虽能得到纳米级颗粒材料, 但由于在颗粒(微球) 表面吸附的表面活性剂(分散稳定剂) 等脱除困难, 在生物工程与医疗上的应用受到很大限制。

沉淀聚合和种子聚合等合成的微球直径较大, 表面缺少亲水性官能基团, 分散稳定性较差, 在生物工程与医疗应用方面也受到限制。

近年来, 国外已有关于用分散共聚反应法合成纳米到微米级微球的报道, 其关键是亲水性或双亲性大分子单体的制备、共聚反应条件的选择和较高的脱氧要求。

此方法可根据实际需要进行分子设计, 解决了分散稳定剂或表面活性剂在微球表面的物理吸附问题。

作者着重对几种常见有机纳米颗料材料的制备方法与特点、性能及表征加以简单的阐述。

1 纳米颗粒材料的制备方法111 乳液聚合法乳液聚合法是制备聚合物的主要实施方法之一。

由于乳液聚合法和聚合物乳液产品有着许多优点, 尤其是它以水为介质代表了当今由溶剂型向水性产品转换的发展方向, 这赋予了乳液聚合技术和聚合物乳液应用技术以强大的生命力。

目前在世界范围内该法被用来大量制备各种类型的聚合物或聚合物乳液, 其产品已广泛地应用于各个技术领域中。

乳液聚合技术发展至今已有80 余年的历史, 比较有代表性的是Harkins、Smith 及Ewart 的工作。

前者提出了定性理论, 后两者则在前者的基础上提出了定量理论[1 ] , 为现代乳液聚合技术和理论奠定了基础。

随着乳液聚合理论的不断深化及乳液聚合物生产水平的不断提高, 乳液聚合技术也在不断发展和创新, 派生出不少乳液聚合新的分支, 目前出现了许多新的乳液聚合方法, 如反相乳液聚合、非水质中的正相乳液聚合、无皂乳液聚合、微乳聚合、乳液缩聚、制备具有互穿网络结构乳胶粒的乳液聚合、辐射乳液聚合和种子乳液聚合等。

乳液聚合体系的特点有: 反应中心胶粒直径小, 易散热; 具有高的聚合反应速度, 又可获得高分子质量的聚合物; 以水代替溶剂是发展的方向; 生产灵活性大; 聚合物乳液可直接利用; 聚合反应过程设备简单, 操作方便, 不污染环境。

所生产的乳液聚合物和聚合物乳液已广泛应用于石油开采、皮革、生物医学、工业涂装, 纺织印染及建筑等各个技术领域。

根据乳液聚合的动力学特征, 可将整个聚合过程分为3 个阶段[2 ] 。

在加入引发剂前, 体系中没有聚合反应发生, 只是在乳化剂稳定作用和机械搅拌下, 把单体以珠滴的形式分散在水相中, 变为乳状液, 因此可称为乳化阶段。

由聚合反应开始到胶束消失一段时间为阶段Ⅰ, 在这一阶段将生成大量乳胶粒, 亦称为成核阶段。

胶束耗尽到单体珠滴消失一段时间为阶段Ⅱ, 在这一阶段乳胶粒不断长大, 称为乳胶粒长大阶段。

由单体珠滴消失至达到所要求的单体转化率一段时间间隔为阶段Ⅲ, 该阶段又叫聚合反应完成阶段。

另根据需要在体系中还可加入其他组分, 如助乳化剂、分子质量调节剂和pH 值缓冲剂等。

不管是非水溶性还是水溶性单体, 从理论上来说, 任何能进行自由基加成聚合反应的单体都可用乳液聚合法来制备聚合物。

非水溶性单体可进行正相(O/ W) 乳液聚合;而水溶性单体可进行反相(W/ O) 乳液聚合。

在乳液聚合体系中乳化剂起着至关重要的作用, 它可被吸附在单体珠滴和乳胶粒表面上, 形成稳定的聚合物乳液, 还直接影响到乳液聚合的反应速率。

按乳化剂亲水基团的性质可将其分为4 类: 阴离子型、阳离子型、两性和非离子型乳化剂。

近年, 国内外关于合成高分子纳米颗粒的方法有很多集中在该体系, 如Ford[3 ] 、Chew[4 ] 、徐相凌[5 ] 、闫翠娥[6 ]等的工作, 均取得了较好的成绩。

112 分散聚合法分散聚合是一种20 世纪70 年代初由英国ICI 公司的研究者们首先提出的新的聚合物制备方法。

严格来讲, 分散聚合本质上是一类特殊的沉淀聚合。

目前普遍接受的反应成核机理及粒子稳定的机理有两种:齐聚物沉淀成核和接枝共聚物聚结成核机理。

齐聚物沉淀成核机理: 单体、稳定剂和引发剂溶解在介质中; 反应开始后, 引发剂分解生成自由基,在介质内引发单体聚合, 生成溶于介质的齐聚物。

当聚合物链增长达到临界链长时, 从介质中析出并通过自身或相互缠结、聚并成核。

此时所生成的核并不稳定, 需要吸附介质中的稳定剂分子, 同时进一步聚并, 直至形成稳定的聚合物颗粒为止。

当形成的稳定颗粒数量足以捕捉介质中继续产生的自由基活性链和新的聚合物小颗粒时, 体系内不再形成新的核, 成核阶段结束。

已经生成的核进一步捕捉介质中的单体和自由基, 成为被单体溶胀的聚合物颗粒, 并在颗粒内继续反应, 即粒子增长阶段, 直至单体耗尽。

而根据接枝共聚物聚结成核机理, 在反应开始后, 溶液中的自由基在稳定剂分子链的活泼氢位置上进行接枝反应, 形成接枝共聚物。

这些接枝共聚物中的接枝链聚结成核, 稳定剂链段则伸向介质, 使粒子稳定地悬浮于介质中, 成核阶段结束。

生成的粒子继续吸附介质中的单体和自由基, 进行聚合反应, 使聚合的粒子不断长大, 直至单体耗尽。

一般来说, 分散聚合是以齐聚物沉淀成核机理进行, 同时稳定剂的接枝共聚物也参与成核, 其中稳定剂分子可通过物理吸附和锚式吸附对粒子起稳定的作用。

由分散聚合制备的有机聚合物颗粒与乳液聚合的相比, 一般较大, 但改变反应条件如增加分散稳定剂的用量、增加搅拌速度等可控制颗粒直径在纳米尺寸范围。

其代表性工作有Paine[7 ]和Covolan[8 ]等对分散聚合体系的研究, 他们均取得了很好的成绩, 但国内对此方面的研究还较少。

113 自组装法自组装法即通过分子间特殊的相互作用, 如静电吸引、氢键、疏水性缔合等, 组装成有序的纳米结构, 实现高性能化和多功能化。

纳米结构的自组装体系的形成有两个重要的条件: 一是有足够的非共价键或氢键存在; 二是自组装体系能量低, 否则很难形成稳定的自组装体系。

其成核机理如下: 可通过自组装法制备成颗粒或微球的聚合物一般为双亲聚合物, 其分子链中一部分为亲水部分, 而另一部分为疏水部分。

正是这种特殊分子结构使得其在溶剂中可通过类似于表面活性剂形成胶束的过程来形成具有核- 壳结构的聚合物微球。

微球的形成是两种力共同作用的结果, 一个是导致分子缔合的吸引力, 包括范得华力、电荷作用、氢键作用等; 另一个则是阻止微球无限制增长形成宏观态的排斥力。

利用该技术制备纳米材料的研究工作已有很多: ①纳米棒, 如Radzilowski[9 ]等发现的刚性棒状嵌段和一个柔性线圈状嵌段自组织形成的长条形的聚集体; ②纳米管, 美国Li[10 ]等人合成的β- 和γ- 环糊精纳米管, 直径为2 nm; ③多层膜, 由美国伊利诺伊大学[11 ]成功自组装合成了纳米结构的超分子多层膜; ④纳米颗粒, 复旦大学江明教授等在有机溶剂中成功地实现了自组装[12 ,13 ] 。

近年来, 一些具有特殊结构的共聚物自组装形成有序的结构如管状、螺旋状、层状、盘状, 微孔等也被广泛的研究, 这些有序结构的形成主要靠基团的特殊相互作用如疏水作用, л堆砌作用, 氢键作用等非共价键作用导致的自组装行为。

利用两嵌段共聚物在受限空间或基体界面的微相分离还可形成洋葱、大蒜、哑铃和花朵等有序图案。

通过两亲聚合物在溶液中的自组装行为形成的具有核- 壳结构和特定形状的超分子聚集体, 即聚合物微球[14 ] , 已引起了人们研究的广泛兴趣。

通过分子设计、制备条件选择及各种物理化学方法, 在许多体系实现了控制微球大小、聚集数、结构和形状[15 ]等目的。

与小分子胶束如表面活性剂胶束相比, 两亲聚合物自组装微球也是由亲水/ 疏水两部分组成, 但其临界微球浓度更低、表面张力下降程度更大, 并且由于其解缔合速率更小, 因而更稳定。

人们习惯上把在水溶液中形成的微球称为常规微球, 在有机溶剂中形成的微球称为反向微球, 按核、壳结构不同, 还可分为无交联微球、核交联微球、壳交联微球及核与壳间以非共价键连接的微球。

两亲聚合物微球有着极其诱人的应用前景, 尤其在生物医药领域, 如用作药物控制释放、靶向给药的载体[16～19 ] 。

114 分散共聚法分散共聚法类似于无皂乳液聚合, 与无皂乳液聚合不同的是在反应中使用了反应性大分子单体(macromonomer) 。

通过大分子单体参与共聚反应, 一方面在反应中为形成的颗粒提供稳定保护作用, 同时提高颗粒在特定领域中的使用性能。

无皂乳液聚合是在乳液聚合的基础上发展起来的一种聚合方法, 其均相成核机理的基本观点最初由Fitch 和Tsai 提出的,Goodwin、Hansen 及Feeney 等人对这一机理又进行了完善和充实。

在苯乙烯/ KPS 体系无皂乳液聚合研究的基础上, Goodall[20 ]等人提出了齐聚物胶束成核机理。

内容是: 水相中, 在反应初期生成大量的一段带有亲水基团的齐聚物链, 使齐聚物本身具有表面活性剂的性质, 当这些齐聚物浓度达到相应的cmc 时, 便自身胶束化形成增溶齐聚物胶束, 进而引发反应, 形成乳胶粒。

无皂乳液聚合虽不会把乳化剂将带到最终产品中去时, 影响乳液聚合物的电性能、光学性能、表面性能及耐水性能等应用性能, 但与传统乳液聚合相比存在反应速率慢、体系稳定性差的问题。

并且由无皂乳液聚合得到的纳米级聚合物颗粒, 一般表面缺少功能性基团, 在新材料、生物医学等领域的应用受到限制。

分散共聚法在反应过程中不加乳化剂, 克服了传统乳液聚合中由于乳化剂存在对最终产品造成不良影响的弊端, 与无皂乳液聚合体系相比, 可制备直径范围更宽的聚合物颗粒。

目前, 用分散共聚法(大分子单体具有确定的分子质量和明确的结构, 根据结构的不同, 可把大分子单体分成若干类型。

典型的大分子单体是一个末端带有不饱和双键的聚合物或低聚物。

其反应活性体现在末端的不饱和双键上, 而物理性能体现在大分子单体的主链上。