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王亚强（湖南大学材料科学与工程学院，湖南长沙）     摘要：本文综述了有机?无机纳米复合乳液的合成机理及合成方法，介绍了复合乳液一些有别于传统聚合物乳液的特殊性能，并指出了当前研究中还存在的一些问题。     关键词：纳米材料 复合乳液 乳液聚合     Development of Organic-inorganic Hybrid Nanometer Emulsion Wang Yaqiang(Materials Science and Engineering College of Hunan University, 410082)    Abstract：This paper summarizes the mechanism and method of organic?inorganic hybrid nanometer emulsion, introduces the differences between conventional polymer emulsion and this emulsion, and indicates the problems in the current research.     Key word：nanometer material hybrid emulsion emulsion polymerization     1、引言     自聚合物乳液问世以来，就以其良好的经济效益、社会效益和环境效益倍受关注。随着乳液聚合机理的不断深化，生产工艺日臻完善，聚合物乳液的产量不断增加，品种日益丰富，应用领域不断拓宽扩大。但传统有机聚合物乳液存在耐热性差、耐擦伤性不好、耐溶剂性差、易燃烧、硬度低等缺点，限制了其在许多领域中的应用[1]。因此，开发高性能、高附加值的乳液以满足现代人们对省能源、少污染、绿色环保日益强烈的要求，已引起科技工作者极大的兴趣。     纳米材料以其优异的物理、化学性能，特别是在光、电、磁等方面特殊的性质和规律，在电子信息、生物医药、能源环保、化学建材等领域得到广泛的应用。将无机纳米材料作为一种功能性组分添加到聚合物乳液中，是改善乳液性能的一种十分有效途径[2]。     但是，纳米材料粒径小，比表面积和表面能大，极易团聚，很难将其均匀分散在聚合物基体中，发挥其应有的功效。因此，如何将无机纳米材料与有机聚合物乳液有效的复合在一起，充分发挥两者的协同效应，正成为当前研究的热点。     有机-无机纳米复合乳液就是利用物理、化学方法将无机纳米材料和有机聚合物在一定条件下复合在一起而形成的新型复合乳液。它克服了纳米材料易团聚、与聚合物相容性差等缺点，充分发挥了两者的优良特性。这种复合乳液在保持传统聚合物乳液成膜好、涂膜透明性和柔软性优良的基础上，还将无机材料的所具有难燃、耐擦伤性好、耐候性优、耐溶剂性强、硬度高等优点带进了聚合物乳液中，从而使其在涂料、粘合剂、纤维、纸张加工处理、生物医学、药物、信息情报及电子等工业部门有着广泛的应用前景。     2、复合乳液的合成机理     由于无机物和有机物是两种性质差别较大的物质，两者界面之间缺乏足够的亲和性。同时，纳米粒子又具有粒径小、比表面积大等特点，极易发生团聚。如果未经处理，无机纳米粒子与有机聚合物（或其活性单体）之间难以结合，不易形成稳定的有机-无机纳米复合乳液。因此，提高无机纳米粒子和有机聚合物的界面亲和性成为复合乳液制备的关键。从这个角度出发，复合乳液的合成机理可分为以下三种：化学键作用机理、静电作用机理、媒介层作用机理。 2.1化学键作用机理     一般来说，粒子的粒径越小，比表面积越大，表面原子数就越多。纳米粒子的粒径比常规粒子小得多，因而具有大量的表面原子。表面原子与粒子内部原子有很大不同，它们处于非对称的力场中，缺少临近的配位原子，易形成不饱和键，极不稳定，具有很强的与其它原子结合的能量[3]。无机纳米粒子具有较多的表面原子，易与水分子发生水化作用，产生表面羟基。在一定条件下，表面羟基可与带有某些官能团（如―COOH、―OH等）的有机聚合物（或其活性单体）发生物理、化学作用，从而能够使无机物与聚合物复合在一起得到稳定的复合乳液。     2.2静电作用机理     颗粒分散在溶剂中，由于其可以吸附体系中的H+或OH?而带有一定的电荷。当体系pH值较小时，粒子吸附较多的H+而带正电荷；当体系pH值较大时，粒子吸附较多的OH?而带负电荷。因此，体系存在一个使粒子表面带电为零的pH值，此pH值叫粒子的等电点[4]。由于不同种类的粒子，一般具有不同的表面性质，因而等电点一般也不同。所以，通过调节体系的PH值，就可以使不同的粒子在同一体系中带有电性相反的电荷。     在无机纳米粒子存在的情况下进行乳液合成时，通过调节体系的PH值，可以使无机纳米粒子和生成的乳胶粒子分别带上电性相反的电荷。它们之间可通过静电作用相互吸引复合在一起形成稳定的复合乳液。其中关键的是使不同组分粒子带有电性不同的表面电荷，这可以通过对粒子进行物理、化学修饰以改变其表面性质来实现。     2.3媒介层作用机理    无机纳米粒子与有机聚合物（或其活性单体）在分子结构、化学键类型等方面存在很大差异，两者界面之间的亲和性较小，很难稳定的复合在一起。如果在两者之间能够通过某种媒介，形成一座相互沟通的“桥梁”，就可以有效地提高无机纳米粒子和有机聚合物之间的亲和性。表面活性剂就是一种很好的媒介物质。其分子中一般含有两类性质不同的官能团，一种是极性的官能团，具有亲水性；一种是非极性的官能团，具有亲油性。当进行复合乳液的合成时，表面活性剂的极性官能团吸附在无机纳米粒子表面，而非极性官能团可与有机聚合物（或其活性单体）溶合在一起，从而提高它们之间的亲和性，形成稳定的复合乳液。     3、复合乳液的合成方法     近年来，有机?无机纳米复合乳液的制备已从单纯的物理共混发展到化学复合，从单纯的宏观混合发展到分子水平的微观结合。目前，主要的合成方法有：机械共混法、种子乳液聚合法、原位水解法、插层复合法等。 第 1/3 页　首页　下页　尾页 中国艺术涂料网“转载文章，请注明：文章来源中国艺术涂料网”