聚合物纳米粒子杂化材料的制备与性能研究

POSS／PMMA纳米复合材料的制备及性能研究采用八乙烯基倍半硅氧烷（OV-POSS），通过原位聚合法制备了具有交联网状结构的POSS/PMMA纳米复合材料。

通过FT-IR、DSC等方法对纳米复合材料的结构和性能进行了表征。

结果表明，通过原位聚合法制备的POSS/PMMA纳米复合材料具有交联网状结构，POSS的引入能明显改善材料介电性能和热学性能，但当OV-POSS含量较高时，热学性能有所下降。

当POSS的用量为0.6%时，POSS/PMMA纳米复合材料的介电常数从2.91降低至2.77，介电损耗从0.0088降低至0.0039，复合材料的Tg也上升了。

标签：POSS；PMMA；介电性能；热性能近年来，对聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）进行改性的研究较多[1]，但用于改性的无机纳米粒子大多是SiO2 和TiO2[2，3]。

笼形低聚倍半硅氧（POSS）在结构上是分子纳米粒子，在性能上具有更好的耐热性、更低的表面能，常用作耐高温材料的基料[4]。

将其引入聚合物体系，形成无机/有机纳米复合物，利用POSS的纳米尺寸效应，可显著改善聚合物的热稳定性、力学性能等，且不会影响材料的透光性，POSS/聚合物纳米复合材料已成为研究热点。

本文采用八乙烯基倍半硅氧烷（OV-POSS）作为无机组分，通过原位聚合法，制备了交联网状结构的POSS/PMMA纳米复合材料，并对其介电性能以及热性能进行了研究。

1 实验部分1.1 实验原料八乙烯基POSS（OV-POSS），≥99%，辽宁美联复合材料有限公司；甲基丙烯酸甲酯（MMA），AR，天津市福晨化学试剂厂；偶氮二异丁腈（AIBN），AR，上海山浦化工有限公司；去离子水，实验室自制。

1.2 POSS/PMMA纳米复合材料的制备将0（摩尔分数，下同）、0.2%、0.4%、0.6%的POSS分别加入到含有AIBN 的MMA单体中，超声分散后，在75 ℃恒温条件下预聚20 min，然后浇注到模具中，制成各种纳米复合材料。

ZIF-8纳⽶颗粒的制备及应⽤研究1 引⾔⾦属有机框架材料(Metal-Organic Frameworks, MOFS)是由⾦属离⼦或⾦属簇与多齿有机配体⾃组装形成的多孔、结晶材料。

这种⽆机-有机杂化材料兼具⽆机材料和有机材料的优异性能,不仅具有⾼的⽐表⾯积、可调的尺⼨和孔隙率,⽽且载药率⾼、表⾯易修饰,因此被⼴泛应⽤于催化、⽓体捕获、传感器、药物递送等领域。

沸⽯咪唑酯⾻架材料(ZIF-8)是由锌离⼦(Zn2+)与2-甲基咪唑(2-MiM)配位⽽成的⼀类⾦属-有机框架,表现出良好的⽣物相容性和酸性环境敏感性,在⽣理条件下保持稳定⽽在酸性条件下解体,是药物运输和缓释的理想载体。

最近,ZIF-8及其复合材料在⽣物成像、药物缓释、⽣物⼤分⼦的保护,以及光热治疗和光动⼒治疗中的应⽤受到⽇益⼴泛的关注。

事实上,纳⽶材料的尺⼨对其性能⾄关重要,微⼩的尺⼨变化即可对材料的性能产⽣决定性的影响。

因⽽ZIF-8纳⽶颗粒的性能调控研究对其应⽤具有重要价值,相关研究也成为研究者们关注的热点。

ZIF-8的粒径等性能对于相应的⽣物医学应⽤⾮常关键,⽽如何实现ZIF-8功能性的精准调控将是实现其⽣物医学应⽤的重要挑战,基于此,本⽂将介绍ZIF-8的形成过程和机理,在此基础上详述了ZIF-8的粒径调控⽅法以及ZIF-8及其复合材料在⽣物⼤分⼦输运、肿瘤治疗中的应⽤,为ZIF-8的制备、粒径调控和⽣物应⽤研究提供借鉴与参考。

2 ZIF-8纳⽶颗粒的制备ZIF-8纳⽶颗粒是由锌离⼦与2-甲基咪唑配位形成的多孔结晶材料,其合成⽅法有三种:溶剂热合成法、微波辅助法和微流控法。

⽬前,溶剂热法是合成ZIF-8应⽤最⼴的⽅法,该⽅法操作便捷,但是反应时间长、耗能⾼,且易造成溶剂浪费。

与经典的溶剂热法相⽐,在微波辅助法合成中,微波辐射提供的能量直接与反应物相互作⽤,从⽽进⾏更为⾼效的合成。

微流控技术通过电⼦芯⽚精准控制微尺度流体,可精确控制反应过程中的流速、投料⽐、温度等参数,使得反应过程中的传热和传质易于控制。

杂化材料的制备与性能研究近年来，随着材料科学的发展，杂化材料逐渐成为新型材料研究的热点。

杂化材料不仅具有传统材料的基础性质，还有着独特的性质和功能，具有广泛的应用前景。

本文将主要介绍杂化材料的制备与性能研究。

一、杂化材料的制备方法杂化材料的制备方法多种多样，主要分为自组装、溶胶-凝胶法、化学沉淀法、共沉淀法等多种。

1.自组装法自组装法是利用分子之间的相互作用力，通过自组装方式制备杂化材料的一种方法。

常见的有自组装膜法、自组装立方体法等。

例如，以硅酸四乙酯（TEOS）为前驱体，与含有有机分子的水混合后，在一定条件下自组装生成SiO2有机杂化材料，初始形态可通过前驱体和容器的选择进行调控。

2.溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法主要是在某种有机物或水溶液中加入一定的金属盐，形成溶胶后进行热处理，得到杂化材料。

通常采用的有硅溶胶、钛溶胶等。

以硅溶胶为例，通过加入有机物，可以制备出SiO2有机杂化材料，而添加钴盐，则可制备出SiO2-Co2+有机杂化材料。

3.化学沉淀法化学沉淀法是指通过添加化学沉淀剂，使金属离子在溶液中发生沉淀，形成杂化材料。

常见的有碳酸钙沉淀法、羟基磷灰石沉淀法等。

例如，通过Na2CO3作为化学沉淀剂，可以制备出CaCO3有机杂化材料。

4.共沉淀法共沉淀法是指将含有金属离子的两种以上溶液混合，加入沉淀剂，形成杂化材料。

例如，将CuSO4和NiSO4溶解在水中，再加入NH3，形成Cu-Ni氧化物有机杂化材料。

二、杂化材料的性能研究杂化材料具有独特的性质和功能。

其复合材料的性能不仅来源于单一材料的性能，更来源于单一材料之间的相互作用，因此，对于一种杂化材料，需要对其进行多方位的性能研究。

1.结构性能杂化材料中不同物质的微观结构和宏观形态的变化对于杂化材料的性质具有重要的影响。

通过TEM、SEM、XRD等技术手段可以获得杂化材料的微观结构，通过热重分析、力学测试等手段可以获得杂化材料的宏观性质。

2.热学性能杂化材料的热学性能是指其随温度变化而表现出来的性质，主要包括热膨胀系数、热容量、热导率等。

POSS／聚合物纳米材料的制备方法及应用本文介绍了POSS/聚合物纳米复合材料的几种制备方法及POSS纳米复合材料在航天航空，生物医药，多孔材料和光固化材料等方面的应用。

标签：POSS；纳米复合材料；制备方法；应用自19世纪50年代Scott[1]首次合成低聚物倍半硅氧烷以来，在众多研究领域引起了广泛的关注。

随着研究不断深入，多面体笼形倍半硅氧烷（POSS）已成为一种十分重要的有机-无机杂化材料，它具有无机材料的热稳定性和优异的力学性能，同时兼具有机材料的韧性好，密度低的优点。

POSS是一种具有三维结构的有机-无机纳米粒子，直径约为1～3 nm，其结构简式为（RSiO1.5）n （n≥4），其中以n=8较多，形成不同的结构类型，主要有无规、梯形、桥形、笼形等[2]。

POSS主要具有如下2个结构特点：（1）由Si和O组成的无机支架结构，赋予杂化材料良好的耐热及力学性能；（2）八个Si顶点处接有八个有机取代基团，这些有机取代基团可分为两大类：一类是惰性基团，如环己基、环戊基、乙基、异丁基等；另一类是活性基团，如各类烯基、环氧基、氨基等。

这些有机基团不仅有利于分子设计，而且可以增加POSS在有机溶剂中的溶解性，同时也能够改善与聚合物之间的相容性，更为重要的是，反应性基团可以实现POSS分子与聚合物之间的化学键合[3]。

本文主要介绍POSS/聚合物纳米复合材料的制备方法及应用进展。

1 POSS/聚合物纳米复合材料的制备方法1.1 物理共混法共混法是制备POSS/聚合物纳米复合材料的重要方法之一，POSS顶点处的8个有机取代基团，这些基团与聚合物有良好的相容性，因此，这使得它们共混并不困难。

物理共混法成本较低，加工方便，可以在一定程度上提高材料的物理性能。

（1）熔融共混Du等[4]采用熔融共混将MAP-POSS[MAP=-（CH2）3OOCC（CH3）=CH2]加入到氯乙烯、氯化聚乙烯共聚体中，制备了PVC/CPE/MAP-POSS复合材料。

《纳米SiO2杂化材料的制备及其在紫外光固化涂料中的性能研究》篇一一、引言随着科技的进步和材料科学的快速发展，纳米材料因其独特的物理和化学性质在众多领域中得到了广泛的应用。

其中，纳米SiO2杂化材料因其高比表面积、优异的机械性能和良好的化学稳定性，在涂料、塑料、橡胶等多个领域都有重要应用。

本篇论文旨在探讨纳米SiO2杂化材料的制备方法，以及其在紫外光固化涂料中的应用和性能表现。

二、纳米SiO2杂化材料的制备1. 材料与方法纳米SiO2杂化材料的制备主要采用溶胶-凝胶法。

该方法通过控制反应条件，如温度、pH值、反应时间等，制备出具有特定结构和性能的纳米SiO2杂化材料。

2. 实验过程首先，将硅源（如正硅酸乙酯）与催化剂（如氨水）混合，在一定的温度和pH值下进行水解和缩聚反应，形成溶胶。

然后，通过添加交联剂和其他添加剂，进行进一步的交联和固化，最终得到纳米SiO2杂化材料。

3. 结果与讨论通过溶胶-凝胶法成功制备出纳米SiO2杂化材料，其粒径分布均匀，具有较高的比表面积和良好的分散性。

此外，该材料具有良好的热稳定性和化学稳定性，为其在涂料等领域的应用提供了良好的基础。

三、纳米SiO2杂化材料在紫外光固化涂料中的应用及性能研究1. 应用方法将制备好的纳米SiO2杂化材料加入到紫外光固化涂料中，通过搅拌使其均匀分散。

然后，将涂料涂布在需要保护的基材上，通过紫外光固化，形成一层保护膜。

2. 性能研究（1）力学性能：纳米SiO2杂化材料的加入显著提高了涂层的硬度和耐磨性。

由于纳米粒子的优异性能，涂层具有更好的抗划痕和抗磨损能力。

（2）光学性能：纳米SiO2杂化材料具有良好的透明性，使得涂层在保持高透明度的同时，具有更好的抗划痕和抗污染性能。

此外，该材料还能提高涂层的光泽度和耐候性。

（3）耐化学性能：纳米SiO2杂化材料具有良好的化学稳定性，使得涂层具有优异的耐化学腐蚀性能。

在接触各种化学物质时，涂层能保持良好的性能和外观。

第37卷第2期高分子材料科学与工程Vol.37,No.2 2021年2月POLYMER MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING Feb.2021高折光率环氧/ZrO2纳米杂化材料的制备谢杨淡少敏2,何小伟2,顾慧敏2,张秋禹2(.中国核动力研究设计院，四川成都610213; 2.西北工业大学化学化工学院特种功能与智能高分子材料工信部重点实验室，陕西西安710129)摘要：采用溶胶-凝胶法在环氧E51中原位生成无机纳米ZiO)2团簇，并利用有机环氧分子链上的侧羟基与无机纳米团簇间形成化学键，以增加有机无机组分间的相容性，并防止无机纳米团簇在体系中团聚。

采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、原子力显微镜和透射电镜等对其结构进行了表征，证明成功地在体系中原位生成了zr)2纳米粒子且分布均匀，所制备的薄膜材料具有很好的平整度。

环氧/zr)2纳米杂化光学材料的折光率随着体系中无机纳米粒子含量的增加而呈线性增加，并实现折光率在1.512-1.749间连续可调；在可见光波长范围内，环氧/Z1O)2纳米杂化光学薄膜的透过率普遍维持在85%以上，当纳米粒子的含量增至25%后，透光率也能保持在80%以上。

关键词：溶胶-凝胶法；纳米zr)2团簇；高折光率中图分类号:TB383文献标识码:A文章编号:1000-7555(2021)02-0142-07折光率作为光学材料最基本性质之一，同样也是区别遴选先进光学材料最重要的标准之一。

高折光率光学材料一方面可以显著优化光学元件的曲率与厚度，而且在不影响其折射能力的条件下减轻质量，从而使光学仪器实现轻量化和小型化。

因此，高折光率光材料被广泛地应用于光学元器件的减反射膜、光学透镜、光过滤器、太阳能电池、光电器件构筑等诸多领域［1~7］0当前广泛研究的高折光率光学材料大致可分为无机与有机材料两大类。

有机材料一般又可分为折光率在1.41左右的低折光率材料如甲基聚硅氧烷等，和高于1.5的高折光率材料如苯基的聚硅氧烷有机高折光率光学材料具有质量轻、抗冲击性强、易处理、改性可实现折光率可调等优势，但折光率变化范围小且易受温度和湿度影响，耐磨性、耐热性较差。

聚合物纳米复合材料的类型、结构与应用申圣敏;米然;江盛玲;员荣平;吕亚非【摘要】聚合物纳米复合材料是分散相尺寸100 nm 的无机、金属、金属氧化物、C60、碳纳米管、石墨烯等填料均匀分散到连续相聚合物基体中，可分类为填充型、层状硅酸盐型和有机-无机杂化型。

聚合物纳米复合材料的应用将向2个方向发展，一是利用碳纳米管、石墨烯、半导体等成本较高的纳米粒子制备的聚合物纳米复合材料，主要应用在高新技术领域；二是利用粘土、二氧化硅等成本较低的纳米粒子制备的聚合物纳米复合材料，主要应用在取代传统填充型聚合物复合材料，提高附加值。

本文综述这三类聚合物纳米复合材料的制备、结构、应用和研究进展。

%Polymer nanocomposites are generally defined as the combinationof polymer matrix and nano-fillers (particulates, platelets, whiskers or fibers), in which one or more constituents have at least one dimension in the nanometer-size scale (100 nm). Polymer nanocomposites can be divided into three major types, including filled-type, layered silicates and organic-inorganic hybrids. The development tendency of polymer nanocomposites will mainly focus on two aspects: polymer nanocomposites for high-tech application can be prepared by addinghigh-cost nano-particles (carbon nanotubes, graphene, semiconductor, etc.), and polymer nanocomposites that is used to replace traditional filled polymer composites can be prepared with low-cost nano-clay or nano-silica. In this paper, preparation, morphology, application and research progress of polymer nanocomposites were introduced.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2013(000)010【总页数】4页(P1441-1444)【关键词】聚合物纳米复合材料;纳米填料;粘土;有机-无机杂化材料【作者】申圣敏;米然;江盛玲;员荣平;吕亚非【作者单位】咸兴化学工业大学高分子工程系，朝鲜;北京化工大学碳纤维与功能高分子教育部重点实验室，北京 100029;北京化工大学碳纤维与功能高分子教育部重点实验室，北京 100029;北京化工大学高新技术研究院，北京 100029;北京化工大学碳纤维与功能高分子教育部重点实验室，北京 100029【正文语种】中文【中图分类】TQ3221959年诺贝尔物理奖得主Feynman在“底部还有很大空间”的演讲中提出“为什么我们不能从原子或分子的组装以满足我们的需求”，被认为是纳米技术思想的起源[1]。

材料化学专业杂化材料结课论文题目:聚合物纳米杂化材料的制备班级学号:1209姓名:授课教师:哈尔滨理工大学化学与环境工程学院2015年7月1日杂化材料结课论文摘要聚合物纳米材料由于其大比表面积的特殊性质，使之在纳米和分子水平范围内具有特殊的应用性能，已成为材料科学中最为热门和前沿的研究领域。

有机．无机杂化材料兼具聚合物的低密度、高韧性、可塑性以及无机材料的透明性、高折射率、表面坚硬性等诸多优良性质，同时容易剪裁成具有特殊结构的材料，如微胶囊、核．壳型颗粒、毛细管等等，所以有机一无机杂化纳米材料在光学、催化、微电子、包装、生物、制药等行业内都有巨大的潜在应用。

目录摘要 (I)第1章绪论 (1)1.1聚合物纳米粒子杂化材料的介绍 (1)1.1.1 在无机粒子外包覆聚合物 (1)1.1.2 在聚合物胶粒外包覆无机物 (3)1.1.3 一步直接聚合法合成含有无机结构的杂化纳米粒子 (3)1.1.4 在无机粒子外包覆聚合物 (4)第2章聚合物纳米粒子杂化材料的制备方法 (6)2.1 共混法 (6)2.1.1 溶液共混法 (6)2.1.2 熔融共混法 (6)2.1.3 乳液共混法 (7)2.2 溶胶-凝胶法 (7)2.3 纳米粒子原位生成法 (8)2.4单体原位聚合法 (8)2.5 自组装法 (9)2.6 超声波法 (9)第3章聚合物纳米粒子杂化材料的结构表征 (11)3.1 电子显微镜 (11)3.2 红外光谱 (11)3.3 X射线光电子能谱 (11)3.4 X射线衍射 (11)3.5 力学性能 (12)3.6 光学性能与应用 (12)3.6.1 吸光特性 (12)3.6.2 吸波性能 (12)3.6.3 光致色变特性 (13)3.7 敏感性能 (13)3.8 催化性能 (13)3.9 电学性能 (14)3.10 磁性能与应用 (14)总结 (15)参考文献 (16)第1章绪论1.1聚合物纳米粒子杂化材料的介绍聚合物材料在现代生活中应用广泛，具有各种各样的性能，如导电性聚合可以像金属材料一样应用于电学的各行各业，但是一些导电性聚合物如聚苯胺、聚吡咯等聚合物虽合成方法较简单，具有较高的导电率，但是很难像其他高分子聚合物那样易加工成型，且在高温和潮湿环境下不能长期使用[1]，聚酯和聚酯纤维虽具有高模量、高强度、耐酸，耐热性等优点，但其因其可燃性而应用受到限制[2]。