聚合物網(wǎng)絡(luò)功能材料的應(yīng)用
化學(xué)先生 / 2019-10-05
IPN可使兩種或兩種以上具有不同功能的聚合物通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互穿纏結(jié)形成緊密而穩(wěn)定的結(jié)合，其特有的強(qiáng)追互容、界面互穿、雙相連續(xù)等結(jié)構(gòu)特性又促進(jìn)其功能復(fù)合，產(chǎn)生協(xié)同作用，甚至出現(xiàn)新的功能。IPN在功能材料領(lǐng)城直受到人們的重視，已研究開發(fā)出許多實(shí)用的產(chǎn)品。目前關(guān)于IPN功能材料的研究報(bào)道越來(lái)越多，呈現(xiàn)出誘人的應(yīng)用前景。
(1)敏感性水凝膠： 敏感性水凝膠是一鐘親水但不溶于水的高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它能感知環(huán)境的細(xì)微變化，如pH值、離子強(qiáng)度、溫度、光、電場(chǎng)等的影響，井通過(guò)凝膠體積的膨脹或收縮來(lái)響應(yīng)這些外界刺激，同時(shí)水凝膠吸水后還有類似生物體材料的特點(diǎn)。敏感性水凝膠是設(shè)計(jì)各種仿生材料、化學(xué)機(jī)械系統(tǒng)、藥物釋放系統(tǒng)以及化學(xué)開關(guān)等的基礎(chǔ)。
IPN是一種制備敏感性水凝膠的新技術(shù)。它通過(guò)分子間配合物(interpolymercomplex)引人交聯(lián)，使兩種高分子在發(fā)生締合的同時(shí)形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成全-IPN,或一種高分子填充在另一種交聯(lián)高分子中構(gòu)成半IPN，IPN中的次價(jià)鍵可以隨環(huán)境變化可逆生成或破壞，從而導(dǎo)致水凝膠體積發(fā)生不連續(xù)的變化。有研究者以殼聚糖(CS)和聚丙烯酸(PAA)為原料，制備了一種以聚電解質(zhì)配合物CS/PAA為基礎(chǔ)的半-IPN水凝膠膜，不僅對(duì)pH值變化敏感，對(duì)離子也顯示出特殊的刺激響應(yīng)性，為其在藥物釋放體系和分離等方面的應(yīng)用提供了可能；有研究者合成了一種對(duì)溫度和pH值敏感的IPN水凝膠膜，其步驟是先合成聚氨酯/聚(N-異丙基丙烯酰胺)-IPN(Ⅰ），再與聚丙烯酸構(gòu)成熱敏性水凝膠。該IPN水凝膠中丙烯酸含量低，星現(xiàn)隨溫度升高溶脹率下降的熱敏性，且熱敏感程度受pH值的影響;聚乙烯醇/聚丙烯酸-IPN也可作為對(duì)pH值和溫度敏感的水凝膠膜。
(2) IPN導(dǎo)電材料：IPN導(dǎo)電材料有一大類是IPN快離子導(dǎo)體?；ゴ┚酆衔锞W(wǎng)絡(luò)快離子導(dǎo)體具有較高的室溫離子電導(dǎo)率和較好的力學(xué)性能，是一種具有潛在應(yīng)用背景的固體電解質(zhì)材料。
含LiCIO,的聚氧化乙烯(PEO) 與環(huán)氧樹脂形成的互穿網(wǎng)絡(luò)高分子快離子導(dǎo)體是人們廣泛研究的體系；有研究者用該體系制成了具有較高室溫電導(dǎo)率、可用于理電推的年品態(tài)電板，并研究了環(huán)銀柯脂網(wǎng)絡(luò)對(duì)體系導(dǎo)電性及強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，當(dāng)環(huán)氧樹監(jiān)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時(shí)，其綜合性能最好。有研究者研究這一體系時(shí)指出。街甲基化的警環(huán)領(lǐng)乙統(tǒng)制成的IPN導(dǎo)電材料，其電導(dǎo)車與單組分體系LiClO4-PEO)相比提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到10負(fù)3次方S/cm;有研究者將混有CuCl2或CuCl2/過(guò)氧化二異丙苯的三元乙丙橡膠(EPOMD） 置于砒咯蒸氣中得到電導(dǎo)率達(dá)10負(fù)7次方S/cm的共混物EPDM聚砒咯（PPY）；另外，將經(jīng)過(guò)氧化二異丙苯固化的EPDM在混有FeCl3的四氫呋喃中溶脹并置于砒咯氣中(可在橡膠中加人二氧化硅和陶士)得到電導(dǎo)率達(dá)10負(fù)5次方S/cm的PPy/EPDM Semi-IPN,其力學(xué)性能與含有相同增強(qiáng)劑的硫化三元乙丙橡膠相當(dāng)，這種材料可用作電子線路和微波吸收裝置的靜電防護(hù)罩材料。
有研究者制各了一種聚氨脂IPN導(dǎo)電新材料，所用的雙異爾酸根的聚氨脂是用聚四氫呋喃二元醇與MDI及富勒烯反應(yīng)得到，這種聚氨酯比其它聚氨酯及相似彈性體的熱穩(wěn)定性大大提高。該聚苯氨/聚氨酯IPN在室溫的電導(dǎo)率可達(dá)2.0S/cm，且保留了彈性體母體原有的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率等性性能；有研究者利用聚砒咯和聚(苯乙編烯-co-丙烯酸丁酯)形成的IPN制皮導(dǎo)電材料。它是先將聚(苯乙烯-co-丙烯酸丁酯)與氯化鐵制成膜再浸入砒咯溶液中形成IPN導(dǎo)電膜，其導(dǎo)電性依賴于膜與聚砒咯的結(jié)合程度及浸泡時(shí)間。
(3) 李線型光學(xué)聚合物：非線型光學(xué)材料在光通信、 光信號(hào)處理等重要領(lǐng)城有著樓廣泛的應(yīng)用。然面目前使用的非線型光學(xué)材料幾乎全是無(wú)機(jī)材料，它們大都那不能滿足這些領(lǐng)城迅速發(fā)展所需的高容量、高速度、高頻寬等一系列要求，同無(wú)機(jī)材料相比，聚合物非線型光學(xué)材料有著大得多的非共振系數(shù)、低介電常數(shù)和良好的光學(xué)透明性及加工性，特別是其超快的反應(yīng)速率。
有研究者提出了一種合成非線型光學(xué)材料IPN的新方法。該方法合成的極化膜有高的授化穩(wěn)定性、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和交聯(lián)密度，在100°C以上其非線型光學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。謝洪泉等人合成了含硝基苯，偶氮苯、烷基胺發(fā)色基團(tuán)的兩類IPN：聚氨酯CPU) /環(huán)氧樹脂(EP)和聚丙烯酸酯(PA) /環(huán)氧樹脂。通過(guò)可見光吸收測(cè)量，他們研究了這兩類IPN二階非線型光學(xué)性質(zhì)，結(jié)果表明，PU/EPIPN 在120°C以上的極化穩(wěn)定性比PA/EPIPN要高；有研究制成了一種非線型光學(xué)材料IPN,其極化的固化IPN祥品在110°C時(shí)處理1000h以上，其二階非線型光學(xué)性質(zhì)設(shè)有明品變化.這種NLO材料具有極好的長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性，被解釋為該IPN體系具有互穿交聯(lián)分子結(jié)構(gòu)所致。
（4) 生物醫(yī)學(xué)工程材料：生物醫(yī)學(xué)工程是 IPN技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)城。含聚中基丙烯酸N的材料已用作牙科材料；用聚硅氧烷和聚甲基丙烯酸羥乙酯制備的IPN材料具有良好的生物相容性、透氧性、柔軟性和透明性，已成功地用于制造隱形眼鏡；橡膠與親水性聚合物組成的IPN材料還可應(yīng)用于人造血管等方面；工業(yè)化生產(chǎn)的熱塑性IPN材料Rimplst (聚硅氧烷/聚氨脂、聚硅氧烷/尼龍等)可用于人工臟器、人造關(guān)節(jié)、醫(yī)用導(dǎo)管等的制造。
(5) 藥物控釋體系：利用IPN技術(shù)使成水性聚合物以定的濃度 梯度分布于親水性聚合物藥丸的外層，構(gòu)成IPN膜層，可用于新型藥物控釋體系。
有研究者通過(guò)將壓敏性的黏性 聚合物與非黏性案合物互穿設(shè)計(jì)了一類滲皮藥物控釋體系。所用的黏性聚合物是丙烯酸類聚合物，非黏性聚合物是聚氧化乙烯的嵌段共聚物或交聯(lián)物。IPN順的黏性與黏性聚合物含量呈線性關(guān)系，用于測(cè)試的藥物在質(zhì)中優(yōu)先穿過(guò)一定區(qū)城，這種滲透的獨(dú)特性與實(shí)驗(yàn)條件、組分聚合物的相互作用及使用的藥物有關(guān)。利用這種膜片可控制滲透過(guò)程和一定的粘接強(qiáng)度；為了獲得用于嵌人藥物控釋體系的可生物腐蝕水凝膠，有研究者合成了丙烯酸酯封端的聚乙二醇和聚(ε-已內(nèi)酯)(PCL)/聚乙二醇(PEG)半-IPN體系，PEG單體聚合得到交聯(lián)凝膠，線型的PCL互穿于PEG交聯(lián)網(wǎng)中；有研究者利用IPN技術(shù)，將含離子的聚電解質(zhì)凝膠制成神先進(jìn)的滲 皮藥物控釋體系。通過(guò)離子鍵把可離子化的藥物置于聚電解質(zhì)凝膠基體中。聚電解質(zhì)凝膠中的離子官能團(tuán)可使體系的藥物載量最大，藥物釋放速串通過(guò)兩方面得到控制:一是聚電解質(zhì)凝膠基體中離子與離子化合物之間的離子鍵的斷裂；二是藥物在基體中的擴(kuò)散。
(6) 分離膜：由于IPN可使性質(zhì)不同的兩種網(wǎng)絡(luò)緊密復(fù)合，因面對(duì)各種物質(zhì)的透過(guò)具有良好的選擇性。何如，由帶一NCO端基的聚醚與乙烯基吡咯或N乙烯基毗略烷酮在多孔載體上組成的IPN,具有半透性，可用手反滲透、超濾、氣體分離等。由帶-NCO端基的聚醚、N乙烯基睞唑與N-乙烯基毗咯烷酮共聚物在多孔聚砜上形成的IPN,可用作糖類分離的半透膜。由聚硅氧烷/聚氨酯組成的IPN膜，聚合MDI與乙烯基吡啶共聚物組成的IPN膜及PU/環(huán)氧(質(zhì)量比50/50)IPN膜可作為富氧膜。由PU/PS IPN做成的膜可用于醇水分離。丙烯酸在多孔聚丙烯上的等離子聚合，可得到具有高H+滲透性的生物醫(yī)學(xué)用膜，
(7) 兩親IPN：兩性聚合物是一類新型的功能聚合物，它可以應(yīng)用于防水和透濕材料及生物醫(yī)藥材料等方面。一殷親水性和親油性組分的相容性很差，給制備帶來(lái)定困難，但利用IPN技術(shù)則可制得很好的兩親IPN材料。
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