互穿网络聚合物的研究进展及应用

互穿网络聚合物的研究进展及应用

吴 婷,文秀芳,皮丕辉,程 江,杨卓如

(华南理工大学化学与化工学院,广州510640)

摘要 聚合物共混改性是实现高分子材料功能化和开发新材料的重要途径。通过互穿网络聚合物方法制备的共混聚合物,以其优异的性能广泛应用于材料科学的方方面面,并成为近年来共混聚合物改性研究的热点。共混聚合物增强方法主要包括:添加/第三组分0、反应性增容、离聚体共混改性和互穿网络聚合物。在此基础上总结了互穿网络聚合物的制备方法及研究现状,详述了互穿网络聚合物在导电材料、药物控释体系、功能膜、涂料工业等领域的应用,最后指出了互穿网络聚合物材料目前存在的问题,并对今后的研究进行了展望。

关键词 互穿网络聚合物 增强方法 制备 应用

Research Progress and Application of Interpenetrating Polymer Networks

WU Ting,WEN Xiufang,PI Pihui,CHENG Jiang,YAN G Zhuoru

(Schoo l of Chemistr y and Chemical Engineer ing ,So uth China U niversity o f T echnolog y,Guang zho u 510640)Abstract P olymer blending mo dif ication is an impor tant w ay to prepare functional poly mer materials and deve -lop new mater ials.Blend po ly mers pr epar ed by interpenetr ating polymer netw orks(I PN s)are widely used in ever y as -pect o f material science fo r t heir ex cellent pr operties,w hich are ho tspo t issues in mo dified mater ials research all the t ime.T he enhancement methods o f polymer blending include the addit ion o f t he thir d co mpo nent,r eact ive co mpat ibil-i ty,io no mer blends and inter penetrat ing polymer netw or ks.T he r esear ch statuses on preparat ions of interpenetr ating polymer netw or ks ar e br iefly summa rized o n that basis.T he applications of IPN s in co nduct ive mat er ials,drug del -i v ery sy stems,functio nal membr anes,and co ating industr y ar e described in details,and its ex isting pro blems and fur -ther pro spects in this field ar e a lso analy zed finally.

Key w ords interpenet rating po ly mer netwo rks,enhancement methods,preparat ion,application

吴婷:女,1982年生,博士研究生,主要从事高分子复合材料方面的研究 T el:020-********-601 E -mail:ang elw u2006@

共混聚合物是指2种或2种以上均聚物或共聚物的混合物,通常又称为聚合物合金。聚合物共混改性是实现高分子材料功能化和开发新材料的重要途径。共混聚合物具有加工方便、价格低廉、性能优异等特点,因此得到广泛应用[1,2]

。互穿网络聚合物(Int erpenetrating polymer net -w orks,IPNs)是一类利用新型改性技术制备的共混聚合物,具有特殊的空间拓扑结构。作为一种新型的多相聚合物材料,IPN s 以其独特的化学共混方法和网络互穿结构以及强迫互容、界面互穿、协同作用和加工性能复合的特点被广泛应用于燃料电池、粘合剂、涂料、导电材料等方面[3-5]

。本文重点介绍了互穿网络聚合物材料的增强机理,对其制备方法进行了分类并总结了其研究现状,概述了其在材料、医学、化工等方面的应用,并对其发展前景进行了展望。

1 共混聚合物增强方法

聚合物共混时存在体系完全相容、体系部分相容、体系完全不相容3种情况。性能良好的聚合物合金往往要求两聚合物的物理性能互补,具有良好的相容性,宏观不分离,微观达均相。因为共混聚合物中的两组分一般各自成相,当两

组分完全相容时,聚合物可实现分子水平的分散而形成均相;当两组分不相容时,分子相互扩散程度低,相间界面明显,从而导致性能变差;但由于聚合物的分子结构、极性、分子量等差异很大,在已知的各种聚合物中仅有一小部分是完全相容或部分相容体系,大部分体系是完全不相容或难容的,即使在强大的机械作用下,聚合物合金能达到微观均相体系的仍然很少。因此,如何提高聚合物合金的相容性是制备高性能聚合物合金的关键。常用的方法有以下几种。

1.1 添加/第三组分0)))增容剂

增容剂是指与聚合物两组分都有较好相容性的物质,它以界面活性剂的形式分布于共混物两相界面处,可降低两组分间界面张力,增加界面亲和性及界面粘合力,促使分散相颗粒细微化和均匀分布,分为反应型增容剂和非反应型增容剂2种。反应型增容剂具有可与共混聚合物在共混条件下反应的基团,在共混过程中原位反应形成共聚物,共聚物存在于两相界面,能减小界面张力,增加两相相互作用,从而提高分散相的分散效果。非反应型增容剂具有与共混聚合物相容性都较好的特点,在共混过程可直接实现两相增容的目的,由于其针对性较强,所以广泛适用性较差。