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納米高分子是指無機(jī)填充物以納米尺寸分散在有機(jī)聚合物基體中形成的有機(jī)／無機(jī)納米復(fù)合材料。下面我們對(duì)納米高分子的制備方法進(jìn)行一定的總結(jié)。
1．插層復(fù)合法
層狀無機(jī)物(如粘土、云母、三氧化二錳層狀金屬鹽類等)在一定驅(qū)動(dòng)力作用下能碎裂成納米尺寸的結(jié)構(gòu)微區(qū)，其片層間距一般為納米級(jí)，可容納單體印聚合物分子。
插層復(fù)合法就是采用層狀元機(jī)物作為主體，有機(jī)單體作為客體插入無機(jī)物夾層間進(jìn)行原位聚合或聚合物直接插進(jìn)夾層間形成復(fù)合物。根據(jù)插層形式不同又可分為以下幾種；
(1)插層聚合 單體先嵌入片層中，再在熱、光、引發(fā)劑等作用下聚合。例如將粘土與己內(nèi)酰胺熔融混合，在引發(fā)劑作用下制得粘土/尼龍(PA)嵌入復(fù)合材料；將苯胺、吡咯、噻吩、映喃等單體嵌入無機(jī)片層，再化學(xué)氧化或電化學(xué)聚合，制得導(dǎo)電性復(fù)合材料。
(2)溶液或乳液插層 通過溶液或乳液將聚合物單體嵌入片層中。例如通過丁苯橡膠甲苯溶液和丁苯膠乳分別與粘土共混制備粘土丁苯橡膠納米復(fù)合材料。但該方法的關(guān)鍵是尋找合適的單體和相容的聚合物粘土礦溶劑體系。
(3)熔融插層 將聚合物熔融嵌入片層中。如將烷基銨蒙脫石與聚苯乙烯(Ps)粉末混合，壓成球團(tuán)，在高于Ps的玻璃化溫度下加熱球團(tuán)，可制得納米粘土／聚苯乙烯。該法不需溶劑，適合大多數(shù)聚合物。
2．溶膠-凝膠法
溶膠-凝膠技術(shù)是在聚合物存在的前提下，在共溶體系中使前驅(qū)物水解得溶膠，進(jìn)而凝膠化，干燥制成納米材料。該方法又可細(xì)分為：
1)前驅(qū)物溶于聚合物溶液中，再溶膠、凝膠。如采用這一技術(shù)通過硅酸乙酯在聚酰亞胺的N，N—溶液中溶膠-凝膠反應(yīng)，制得納米SiO2/聚酰亞胺塑料；
2)生成溶膠后，與聚合物共混，再凝膠。如將異丙醇鋁溶膠與聚乙烯醇(PVA)混合，進(jìn)行凝膠化，真空干燥得納米Al2O3/PVA塑料。
3)前驅(qū)物存在下先使單體聚合，再凝膠化，先制得包覆油酸的TiO2／甲基丙烯酸甲酯溶膠，以過氧化苯甲酰為引發(fā)劑，聚合得納米TiO2/PMMA塑料。
4)前驅(qū)物和單體溶解于溶劑中，讓水解和聚合同時(shí)進(jìn)行，它可使一些不溶的聚合物靠原位生成而嵌入無機(jī)網(wǎng)絡(luò)中。另外，可在聚合物或單體中引入能與無機(jī)組分形成化學(xué)鍵的基團(tuán)。
3．直接分散法
該技術(shù)是制備納米復(fù)合材料簡單的技術(shù)，適合各種形態(tài)的納米粒子。為防止粒子團(tuán)聚，共混前要對(duì)納米粒子表面進(jìn)行處理。目前采用的表面處理方法有表面覆蓋改性、局部活性改性、外膜層改性、機(jī)械化學(xué)改性等；就共混方式而言，又有溶液共混法、乳液共混法、熔融共混、機(jī)械共混等。共混技術(shù)將納米粒子與材料的合成分步進(jìn)行，可控制粒子形態(tài)、尺寸。其難點(diǎn)是粒子的分散問題，控制粒子微區(qū)相尺寸及尺寸分布是其成敗的關(guān)鍵。在共混時(shí)，除采用分散劑、偶聯(lián)劑、表面功能改性劑等綜合處理外，還應(yīng)采用超聲波輔助分散，方可達(dá)到均勻分散之目的。
將SiO2在聚吡咯中分散制得的SiO2納米聚吡咯塑料屬于這種結(jié)構(gòu)。制備時(shí)是將分散的SiO2微粒(典型粒徑20nm)的膠體加入單體中，在氧化劑的作用下，通過電磁攪拌使其在一定溫度下聚合。
4．原位分散聚合枝術(shù)
原價(jià)分散聚合技術(shù)是先使納米粒子在單體中均勾分散，然后進(jìn)行聚合反應(yīng)。采用種子乳液聚合來制備納米塑料是將納米粒子作種子進(jìn)行乳液聚合。在乳化利存在的情況下，一方面可防止粒子團(tuán)聚，另一方面又可使每一粒子均勻分散于膠束中。采用納米A12O3為種子進(jìn)行乙酸乙醞的乳液聚合，可得到PVAc／A12O3納米復(fù)合體系。該法同共混法一樣，要對(duì)納米粒子進(jìn)行表面處理，但其效果要強(qiáng)于共混法。該方法既可實(shí)現(xiàn)粒子均勻分散，同時(shí)又可保持納米粒子持性，可一次聚合成型，避免加熱產(chǎn)生的降解，從而保持備性能的穩(wěn)定。