聚合物纳米粒子杂化材料的制备与性能研究

研 制 出“ ｒ ｍ” Ｐ ｉ 膜分 离装置 ， ｓ 成功 应用 在合成 氨 驰
放气 中 回收 氢气 ， 此 气体 分 离 膜 应 用开 始 商 业 从 化Ｌ 。随着 研 究 进 一 步 深 入 ， 过 Ｒ ｂ ｓｎ 曲 ３ ］ 通 ｏ ｅｏ 线［ ， ４ 人们 发 现衡 量 聚 合 物气 体 分 离膜 性 能 的两 ］
米材 料
高温 下催 化 聚合 ， 位 聚 合 制 备 出的 杂 化气 体 分 原
离膜 ， 纳米 粒 子分 散均 匀 ， 子特 性 完好 。 粒
以上几 种 方法 各有 其 特点及 适 用范 围 。对于
表 面 经处 理 的纳 米 粒 子 或 容 易得 到 的纳 米 粒 子 ，
纳米颗粒杂化制备气体分离膜常用无机纳米 材 料 有 ： 纳 米 管 、 状 硅 酸 盐 （ 蒙脱 石 、 石 碳 层 如 皂
摘 要 ： 气体 分膜技 术作 为 未来气体 净化 、 离的主要 研 究方 向之 一 ， 有 广 阔的研 究和应 用 分 具 前 景 。介 绍 了用 于制备 杂化膜 的 高分子聚 合物材料 、 纳米材料 以及 制备 气体 分 离膜 的方 法 ， 对 气体渗 透性及 分 离性 能进 行 了阐述 。
膜， 气体 分 子通过 膜 的机 理 比较 复杂 ， 常用 气 体渗
透分 离 机 理 解 释 。致 密 膜 在 气 体 分 离 中应 用 较
多， 气体透过致密膜如橡胶态或玻璃态 聚合物时 ，
常认 为是 溶解 一扩 散 机 理 ， 即气 体 分 子 首 先 在 膜 的高 压侧 表 面溶解 ， 助浓 度 梯度 在膜 中扩散 ， 借 再 在膜 的低 压侧 解 吸Ｅ ，］ １１ 。 ０１ １２ 纳 米颗 粒 杂化 制 备气 体 分 离膜 常用 的聚 合 ．

Ａｂｓ ｒ ｃ ｔａ ｔ
Ｔｈ ａ ｅ ｔ ａ ｖ ｎ ｅ ｎ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｐ ｅ ａ ｉ ｇ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ ｏ ｙ ｅ ｌ ｔ ｓ ｄ ａ ｃ ｓ ｉ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｒ ｐ ｒｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｆ ｒ ｐ ｌ ｍｅ —ｎ ｒ ａ ｉ ａ ｏ ｏ ｒ ｉ ｏ ｇ ｎ ｃ ｎ ｎ ｃ ｍｐｏ ｉｅ ｓｔｓ
ａｎｄ ｓ ｏｍ ｅ ｔ ｈｎｉ ｅｃ ｑｕｅｓ， ｕｃ ａ ｎｔ ｃ ａｔｏ ｓ ｌ ｇ ，ｎ— ｉｕ ｐｏｌ ｅｒｚ ｉ ， ｄｓ ｐｔｏｎ ｓ ｈ ｓ ｉ ｅｒ ａｌ ｉ ｎ ｏ — ｅｌ ｉ ｓｔ ｙｍ ｉａｔｏｎ ａ ｏｒ ｉ ｏｒ ｇａｎｉｉ ｇｅｃ ａ ｅ ｔ ｄ ， ｅ ｒ ｚｎ ｔ ｎｄ ｍ ｌｅ ａｒ ｅ— ｖｉｗ ｅｄ ｉ ｔ ｓｐａ ｒ ｅ ｎ ｈｉ ｐｅ ．
维普资讯
・６ ０・ 材 料 导 报 ２０ ０ ２年 ９月 第 １ ６卷 第 ９期
聚 合 物 ／ 机 纳 米 复 合 材 料 的 制 备 技 术 研 究 进 展 无
熊 传 溪 王 雁 冰 王 银 珍 陈 娟
（ 汉 理工 大学 材料 科 学与 工程 学院 ， 汉 ４ ０７ ） 武 武 ３ ０ ０ 摘要 关 键 司 综 述 了 聚 合 物 ／ 机 纳 米 粒 子 复 合 材 料 制 备 技 术 的 最 新 研 究 进 展 ， 绍 了插 层 复 合 技 术 、 胶 一 胶 技 无 介 溶 凝 无机 纳米 粒子 聚 合物 制 备技 术 研 究进 展
特 殊 性 能 ， 高 阻 隔 性 、 导 电 性 、 良 的 光 学 性 能 等 。但 是 ， 如 高 优
～ ～
、 插 层 型纳 术
… 一 …
无 机 纳 米 粒 子 由 于 粒 径 小 ， 面 能 大 ， 易 在 聚 合 物 中 分 散 均 表 不 匀 。 合 物 ／ 机 纳 米 粒 子 复 合 材 料 的 制 备 方 法 对 无 机 纳 米 粒 聚 无 子在 聚合 物 中的分 散 起决 定使 用 。 者通 过 查阅 大量 文献 ， 作 对

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。

分散性 ， 提高与有机涂料 的结合力 ， 成为亟待解决的
收 稿 日期 ：０ １ ４１ ２ １ － —２ ０
酯（ Ｐ Ｄ ） 三羟 甲基丙烷三丙烯 酸酯 （ Ｍ Ｔ ） ＴＧ Ａ 、 Ｔ ＰＡ 、 丙烯酸 异 冰 片 酯 （Ｂ Ａ） 环 氧 丙 烯 酸 酯 （ Ａ ， ＩＯ 、 Ｅ ） 工 业品 ， 天津天骄化工有 限公 司；一 １羟基环 己基苯基
第 ３ 卷 第 ４期 １
２１ ０ １年 ８月
山
西
化
工
Hale Waihona Puke Ｖ０． １ Ｎ ． １３ ｏ ４
Ａｕ ｇ．２０１ １
Ｓ ＨＡＮ Ⅺ ＣＨＥ Ｃ ＮＤＵＳ ＲＹ ＭＩ ＡＬ Ｉ Ｔ
囊囊 臻 攀
纳 米 ＳＯ ｉ２杂化 粒 子 的制 备及 其 性 能研 究
刘 伟 ’
（． １ 太原理 工大 学材料科 学与 工程 学院， 山西 太原 ００ ２ ；． ３ ０４ ２ 山西省应用化 学研究 院， 山西 太原 ０ ０ ２ ） ３ ０ ７
纳米 ＳＯ 因其特殊 的表面结构和亲水性 而极 ｉ 易 自身 团聚 ， 在有 机涂 料 中难 以均匀 分散 ， 与有机 涂 料 的相容 性 和界 面结 合 力 较 差 Ｊ这 种 特 性 限 制 了 ，
其 在 紫外 光 固化 涂料 中 的应 用 。通过 接枝 改 性可 以 降低 纳米 ＳＯ ｉ：的表 面 能 ， 其 在涂 料 中 发挥 应 有 的 使 特 殊 效应 。 因此 ， 究 纳米 ＳＯ 研 ｉ 在 有机 相 涂 料 中 的
问题之一。为 了使纳米 ＳＯ 能够更 好地应 用于光 ｉ： 固化涂料中， 通过接枝聚合改善其分散性 ， 并赋予其
可 聚合 的特性 是 比较有 效 的方法 。

的研究便如火 如荼地展 开 。此类多面体低 聚倍半 硅氧烷 是一种不同立 构类 型的齐 聚物，具有梯型 、 无规 、 笼型 、 半笼 型等结构 。笼型结 构的 Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ外围为有机基团 ，有机基团可以是非反应性 的或反应 性的 ，反应
（ Ｎ Ｂ Ｅ Ｔ ＭＳ ） 聚合制备嵌段共聚物 Ｎ Ｂ Ｅ Ｔ ＭＳ — ｂ － Ｎ Ｂ Ｅ Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ ，再将此嵌段
Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ含量高达 ５ ５ ｗ ｔ ％的杂化材料 ，在随后 的第二步反应中 ，通过氢化 作用制备得到了半结晶的 Ｐ Ｅ ／ Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ聚合物 。这又是配位聚合得到利用 的一个很好体现 ， 同时采用 两步合 成路线制备高 聚物还反映 出 Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ 与 烯类单体共聚反应过程的高度可控性 。 很巧 合 的是 ，在 ２ ０ ０ ７年韩 国的 Ｗｅ ｎ ｔ ａ ｏ Ｘ ｕ 等人 ’ 也 同样利 用 Ｒ ｕ Ｃ １ （ ＝ （ Ｃ Ｈ Ｐ ｈ ） （ Ｐ Ｃ ｙ ３ ） ： 作为催化剂将 ｎ ｏ ｒ ｂ ｏ ｍ ｅ ｎ ｅ ｅ ｔ ｈ ｙ ｌ Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ（ Ｎ Ｂ Ｅ Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ ）
共 聚 物 作 为 前 驱 体 ， 经 过 水 解 沉 降 作 用 得 到 最 终 产 物 Ｎ Ｂ Ｅ Ｃ Ｏ Ｏ Ｈ — ｂ — Ｎ Ｂ Ｅ Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ（ 如图 ５ ） 。这是首次通过开环易位的方法制备 了 Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ 基 聚 合 材 料 中 含 有 羧 酸 类 的 亲 水 基 团 。 之 所 以 将 Ｎ Ｂ Ｅ Ｔ ＭＳ — ｂ — Ｎ Ｂ Ｅ Ｐ Ｏ Ｓ Ｓ作为反应的预聚体是因为一 Ｃ Ｏ Ｏ Ｈ 的存在会毒化 Ｒ ｕ 基 类 的催 化 剂 。文 章 还深 入 分 析 了为 什 么 Ｎ Ｂ Ｅ Ｔ Ｍ Ｓ 在催 化 剂 Ｒ ｕ Ｃ ｈ （ ＝ （ Ｃ Ｈ Ｐ ｈ ） （ Ｐ Ｃ ｙ ＋的存在下会进行开环易位 的活性离子聚合 。 试验通

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。

背景介绍
异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）属于热敏性聚合物， 聚合物链在低于临界溶液温度时，构象会发生转化。
本文利用PNIPAM的温敏性，作为纳米Ag和荧光团 RB之间的间隔段设计出了具有金属增强荧光性能的纳 米杂化材料。PNIPAM在临界溶液温度上下发生构象 转变从而改变AgNP和荧光团之间的距离，达到金属荧 光增强的效果。
实验部分
荧光纳米杂化材料的制备
合成 AgNPS和 PNIPAM-b-PAA
第二步
通过Ag-S配位PNIPAM-
b-PAA接到AgNP
第三步
共价接枝罗丹明B
ＤＣＣ和ＤＭＡＰ
实验部分
S
S
S
O
t-BA/AIBN
OH dioxane
NIPAM/AIBN dioxane
S
n
mS
S
O
OO
NH
n
O
O
OH
S
mS
S
O OH O
c
NH f h
g
g
c f
O
D2O
OH
DMSO-d6
e h
g g
a
b,d
13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
结果与讨论
TEM下的荧光Ag纳米杂化体的清晰轮廓
Transmission electron microscopy (TEM) image of the fluorescent silver nanohybrids
根据本文合成的荧光纳米杂化体的金属增强荧光特性， 可以用来制成荧光开关等。发现PNIPAM的链构象和链的盘 绕形态一致，目前正在用荧光探针研究它的动态链的构象。

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。

Ｆ ｇ ３ Ｆ ｒ ｅ ｄ ｆ ｒ ｔｏ ｕ ｖ ｓｏ ｅ ｔＰ ６ ａ ｄ ｉ ． ｏ ｃ － ｅ ｏ ｍａｉ ｎ Ｃ ｒ ｅ ｆｎ ａ Ａ ｎ
ｔｅＰ ６ＰＯＳ ｙ ｒｄ ｈ Ａ ／ Ｓ１ｈ ｂ ｉ
２ Ｐ ／ｏＳ ． １ Ａ ６Ｐ Ｓ的 抗 冲 击 性 能 Ｐ Ａ ６的 低 温 韧 性 较 差 ．本 研 究 的 Ｐ 及 Ａ ６以
２ Ｐ ，ｏＳ ． ２ Ａ ６Ｐ Ｓ的拉 伸 性 能
从 图 ４可 以看 出 ： Ｐ 在 Ａ ６中加 入 Ｐ Ｓ Ｏ Ｓ可影
Ｐ ／Ｏ Ｓ纳米 杂化材 料在 常温 无缺 口冲击 测试 Ａ ６Ｐ Ｓ
过 程 中 均 不 断 裂 ， 因此 ，本 工 作 重 点 研 究 Ｐ ／ Ａ６
响 基 体 的拉 伸 强 度 。 当 ｗ Ｐ Ｓ ） １ 增 至 ３ （Ｏ Ｓ从 ％ ％ 时， 杂化材 料 的拉伸 强度 达最 高值 ； ｗ Ｐ Ｓ ） 当 （Ｏ Ｓ从
文献 标 识 码 ： Ｂ
文 章 编 号 ： １０ — ３６【０ １０ — ０ １ Ｏ ０ ２ １９ ２ １ ）５ ０ ８ 一 ４
聚酰胺 （Ａ） 有 耐磨损 、 冲击 、 疲 劳 、 Ｐ 具 抗 耐 耐 油、 耐腐 蚀和使 用温度 范围广 等优点 ， 最早 和最 是 广泛应 用 的热塑性 工程塑料 。 中 ，Ａ ６是 Ｐ 其 Ｐ Ａ系
从 图 ３ 出 ： 低 温 （１ 看 在 一 ８℃ ） 试 下 ，Ａ ６的 测 Ｐ
长 率与纯 Ｐ Ａ ６相 当。随着 ｗ（ Ｏ Ｓ 增加 ， ＰＳ） 断裂伸 长率呈下 降趋 势 ， 特别是 当 ｗ（Ｏ Ｓ 为 ５ 时 ， Ｐ Ｓ） ％ 杂 化 材 料断裂 伸 长率 的变 化趋 势 与拉伸 强 度相 同 ，
因此 。不 需要 对粉 体表 面处 理 就可得 到 Ｐ Ｓ Ｏ Ｓ分

下， 用零 价 Ｒｕ的有 机络 合 物 ， 通过 配体 交 换或 者还 原
负载 钌 纳米 簇杂化 膜 ， 利 用傅 里叶 变换 红 外 光谱 仪 、 透
射 电子显 微镜 、 Ｘ射 线 光 电 子 能谱 、 差 示 扫描 量 热仪 、
ｗＳ Ｍ一 ２ Ｏ ｋ Ｎ、 气体 透 过 率测 定 仪 等 对钌 纳 米簇 、 聚 酰
胶一 凝胶 法成 功制 备 了 Ｐ Ｉ ／ Ｓ ｉ Ｏ 杂 化 材 料 ， 杂化 薄 膜 的 热分 解 温度 比纯 聚酰 亚胺提 高 了 ３ ０℃ ， 玻 璃化 温度 提 高 了近 １ ０。 Ｃ。其 它 无 机 物 如 Ｔｉ Ｏ。 、 碳 纳米管 、 蒙 脱
土、 氧化 铝等 也可 与 聚 酰 亚 胺 杂化 制备 出各 种 不 同性 能 与应用 的 膜 材 料 ］ ， 如 添 加 无 机 陶 瓷粉 末 （ Ａ１ 。 Ｏ。 等） 制得 的 Ｐ Ｉ增 强 材 料 和 功 能 材 料 已 商 品 化 ， Ｆ ．
亚胺 膜 以及 杂化膜 进行 了结构表 征及 性 能 测试 。 结果 表明， 钌 纳 米簇分 散 均 匀 ， 平 均粒 径 １ ． ０ １ ｎ ｍ； 杂 化 膜 中的 Ｒｕ与聚 酰 亚胺 上 的 Ｎ 和 Ｏ 之 间存 在 一 定 程 度
的 配位 ； 杂化 膜 与 纯 聚 酰 亚胺 膜 相 比 ， 热性能、 机 械 性
１ ０ ＿ 。 ｏｏ ｔ １ ） ， 再加入 ８ Ｏ ｍＬ正 丁 醇 ， Ｐ ＶＰ作 为 稳 定 剂 ， 正 丁醇 作 为溶 剂 ，同时 又 是 还 原 剂 。溶 解 搅 拌 ， 使 之
能 均提 高， 透 气性 能 （ Ｈ 和 Ｃ Ｏ） 下降。
关键 词 ： 聚 酰亚 胺 ； 钌 纳米簇 ；杂化 膜
中 图 分 类 号 ： ＴＱ３ ２ ３ ． ７ 文献 标识 码 ｌ Ａ

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。

以获得超 疏 水 织 物 的 同 时 而 又 不 影 响 织 物 的 应 用 性 是一个值得研究的课题 。 而目前 ， 未见有相关文献 能， 报道 。 鉴于此 ， 基于分子设计 ， 本文合成了一种未见报道 的氟硅聚合物／纳米 Ｓ ｉ Ｏ ２ 杂化材料 。 以微米级粗糙结 构的多孔纯棉薄布为基材 ， 以一次浸渍成膜 、 烘焙固化 的整 理 工 艺 ， 简便地制备了对水的静态接触角达 的超疏 水 棉 织 物 。 并 对 超 疏 水 织 物 的 表 面 化 １ ６ ０． ９ １ ° 微观形貌和应用性能进行了研究 。 学组成 、
， 氘 代 氯 仿 为 溶 剂； 粘度用上海洪 四甲基硅烷 （ ＴＭＳ） 富仪器仪 表 有 限 公 司 Ｄ 材 Ｎ Ｊ ７ ９ 型 旋 转 黏 度 仪 测 定； － 料的 热 性 能 用 美 国 ＴＡ 公 司 Ｑ ５ ０ ０型热重分析仪 （ ， 分析 ， 升温速率为 １ 氮气氛围 ； 棉织物 Ｔ ＧＡ） ０℃／ ｍ ｉ ｎ 的表面形貌用 日 本 Ｈ ｉ ｔ ａ ｃ ｈ ｉ公 司 Ｓ ５ ７ ０型扫描电子显 － 微镜 （ 分析 ； 棉织物的疏水性能用上海中晨数字 Ｓ ＥＭ） 技术设备有限公司 Ｊ Ｃ ２ ０ ０ ０ Ｃ １ 型静态接触角测量仪测 － 量， 液滴体积为 ５ 取 ５ 处不同位置下测量值的平均 Ｌ， μ 值； 织物 白 度 用 杭 州 轻 通 博 科 自 动 化 技 术 有 限 公 司 柔 软 性： 以弯曲刚度表 ＹＱ－ Ｚ ４ ８ Ｂ 型 荧 光 白 度 仪 测 定； －
许 伟 等： 氟硅聚合物／纳米 Ｓ ｉ Ｏ ２ 杂化材料的制备与应用性能
６ ７ ５
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氟硅聚合物／ 纳米 Ｓ ｉ ， 安秋凤 ， 郝丽芬 ， 王前进
（ ） 陕西科技大学 教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ２ １ 摘 要： 溶 胶 －凝 胶 和 接 枝 共 聚 等 方 通 过 本 体 聚 合、 、 法， 以三 氟 丙 基 甲 基－ 烯 ｃ ｏ Ｐ ＦＨＭＳ） －甲 基 氢 硅 氧 烷 （ 丙基缩水甘油醚 （ 和全氟辛基乙烯（ 间的 ＡＧ Ｅ） Ｐ Ｆ Ｏ Ｅ） 、 硅氢化加成反应 制 得 侧 链 含 有 全 氟 烷 基 反 应 性 环 氧 ） ， 基的氟硅聚合物 （ 并利用其与氨丙基三乙氧 Ｐ Ｆ ＡＭＳ 基硅烷 （ 溶胶－凝胶改性纳米 Ｓ ＫＨ ５ ５ ０） ｉ Ｏ ２ 间的接枝 共聚反应制备了一种氟硅聚合物／纳米 Ｓ ｉ Ｏ ２ 杂化材料 （ ） ， 、 经 一 次 浸 渍 烘 焙 的 整 理 工 艺， 简便 Ｐ Ｆ ＡＭＳ Ｓ ｉ Ｏ － ２ 地制得了对水的静 态 接 触 角 达 １ 的超疏水棉织 ６ ０． ９ １ ° 、 、 物 。 用红外光谱 （ 扫描电子 显 微 镜 （ 热 Ｆ Ｔ Ｉ Ｒ） Ｓ ＥＭ） － 、 重分析仪 （ 静态接触角测量仪等仪器研究了杂 Ｔ ＧＡ） 化材 料 的 结 构 、 微 观 形 态、 热 稳 定 性 和 应 用 性 能。 杂化材料的热稳定性明显提高； Ｔ ＧＡ 分 析 表 明 ， Ｓ ＥＭ 观察证实棉纤维表面存在一层疏水膜和大量的仿荷叶 随Ｐ 纳米微凸体 。 应用 研 究 发 现 ， Ｆ ＡＭＳ Ｓ ｉ Ｏ － ２ 用量的 增加 ， 棉织物的 超 疏 水 性 明 显 提 高 ， 柔 软 度 先 增 后 降， 白度和透气性变化不大 。 关键词 ： 棉织 物 ； 氟 硅 聚 合 物； 溶 胶 －凝 胶 法 ； 超疏水 ； 纳米杂化 中图分类号 ： Ｂ ３ ３ ２ Ｔ （ ） 文章编号 ： １ ０ ０ １ ９ ７ ３ １ ２ ０ １ １ ０ ４ ０ ６ ７ ５ ０ ４ － － － 文献标识码 ： Ａ

Ｄｅ ｃ ｅ ｍｂ ｅ ｒ
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［ Ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ 】
Ｚ ｒ Ｏ２ 纳 米粒子原位杂化 Ｐ Ｖ ＤＦ 膜 的制备 及其抗 污染性 能
庞睿 智 李 鑫 李健生 陆庄羽 黄 诚 孙秀云 王连 军
（ 南京理工大学环境与生物工程学院， 南京 ２ １ ０ ０ ９ ４ ）
米粒子均匀 分散的 Ｎ， ￣ ＿ 二甲基 甲酰胺溶胶体系． 随后将 Ｐ Ｖ ＤＦ聚合物溶解到所得 的Ｎ， Ｎ－ － 甲基 甲酰胺溶胶体 系 中， 获得均一 、 透明的铸膜液． 利用 Ｘ射线光 电子 能谱 （ ＸＰ Ｓ） ￣ Ｉ １ 透射 电子显微镜（ Ｔ Ｅ Ｍ） 对杂化膜 中锆 的存在状
态和分 散性能进行 了表 征． 结果 表明， Ｚ ｒ ｏ２ 纳米 粒子均匀分散在 Ｐ ＶＤ Ｆ基体 中， 并且形成 的纳米 粒子 的粒径约 为１ ０ — ２ ０ ｎ ｍ． 通过 粘度 、 分相速度和 膜形态 的测 定， 研 究 了成膜机 理． 结果表 明， Ｚ ｒ Ｏ 纳米粒子 的引入加速 了
ａ ｎ ｉ ｏ ｎ — ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｒ ｅ ｓ ｉ ｎ ｔ ｏ Ｎ， Ｎ － ｄ ｉ ｍｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｍｉ ｄ ｅ（ ＤＭＦ ） ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｚ ｉ ｒ ｃ ｏ ｎ ｙ ｌ ｃ ｈ ｌ ｏ ｒ ｉ ｄ ｅ ． Ａ ｈ ｏ ｍｏ ｇ ｅ ｎ ｅ ｏ ｕ ｓ Ｚ ｒ ０２ ，
ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｈ ｙ ｂ ｒ ｉ ｄ ｍｅ ｍｂ ｒ ａ ｎ ｅ Ｉ Ｓ ｒ ｅｐ ｏｓ ｅ ｄ 。 Ｔｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｇｙ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏｄ ｉ Ｓ ｔ ｏ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｅ ａ ｎ ｉ ｏ ｎ － ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ａ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ Ｉ ｉ ｍｍｅｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｐ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ． Ａ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｕ ｓ Ｚｒ Ｏ２ Ｓ Ｏ １ ｗａ ｓ ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｄｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ

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]。

王云 普 马红斌 李宏军 常 碉
甘肃省高分子材料重点实验室
祁彩菊 应婵娟
（ 西北师范大学化学化工学院 ， 生态环境相关高分子材料教育部重点实验室 ， 兰州 ７ ０ ７ ） ３０ ０
摘
要 采用 ２ ２ ６６ 四甲基一一 ， ， ，－ １哌啶氧化物（ Ｅ Ｏ） Ｔ ＭＰ 的溴盐对化学共沉 淀法制备 的 Ｆ 。 ｅＯ 纳米粒 子进行表
１ 实 验 部 分
１ １ 试 剂和 仪器 ．
Ｆ Ｃ，６ 北 京通 惠化 工 厂 ） 分 析 纯 ；ｅＯ ・Ｈ Ｏ（ 津 市 双 船 化学 试 剂 厂 ） 分 析 纯 ； 氨 水 ｅ １・Ｈ Ｏ（ ， ＦＳ ７ ： 天 ， 浓
２ １ ８１ ０ １ —０收稿 ，０ １０ －８修 回 ２ １ －９２ 通讯联系人 ： 常弱 ， 教授 ； ｅ：９ １ ７５ ３； ａ ：９ １ ７９ ９； － ａｌｃｌ２ ＠ｎ ｎ ．ｄ ． ｎ 研究方向 ： Ｔ ｌ０ ３ ￣９ １３ Ｆｘ ０ ３ ￣９ １８ Ｅ ｍ ｉ ｙ １６ ｗ ｕ ｅｕ ｃ ； ： 功能材料的制备及应用
第 ７期
王云普等 ： 苯 乙烯一 聚（ 马来酸酐 ） Ｆ ， ／ ｅ０ 纳米杂化材料的制备与表征
７５ ９
（５ ， ２ ％ 白银化 学 试剂 厂 ） 分析 纯 ； ， 液溴 （ 津市东 丽 区大东 化 工 厂 ）分 析 纯 ； 天 ， 四氢 呋喃 （ 天津 市 凯通 化 学试 剂有 限公 司 ）分 析纯 ； 水 甲醇 （ ， 无 上海建 信 化工 有 限公 司试 剂厂 ） 分析 纯 ；， ， ６四 甲基 哌啶 氮 ， ２ ２６，一 氧 自由基 （ Ｅ Ｏ， 国 Ａｄｉ Ｔ ＭＰ 美 ｌｒｈ公 司 ） 苯 乙烯 （ｔ天 津 市永 大化 学 试剂 开发 中心 ） 分 析 纯 ， 用 前 用 ｃ ； ｓ， ， 使