聚合物網(wǎng)絡功能材料的應用
化學先生 / 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網(wǎng)絡互穿纏結形成緊密而穩(wěn)定的結合，其特有的強追互容、界面互穿、雙相連續(xù)等結構特性又促進其功能復合，產(chǎn)生協(xié)同作用，甚至出現(xiàn)新的功能。IPN在功能材料領城直受到人們的重視，已研究開發(fā)出許多實用的產(chǎn)品。目前關于IPN功能材料的研究報道越來越多，呈現(xiàn)出誘人的應用前景。
(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，它能感知環(huán)境的細微變化，如pH值、離子強度、溫度、光、電場等的影響，井通過凝膠體積的膨脹或收縮來響應這些外界刺激，同時水凝膠吸水后還有類似生物體材料的特點。敏感性水凝膠是設計各種仿生材料、化學機械系統(tǒng)、藥物釋放系統(tǒng)以及化學開關等的基礎。
IPN是一種制備敏感性水凝膠的新技術。它通過分子間配合物(interpolymercomplex)引人交聯(lián)，使兩種高分子在發(fā)生締合的同時形成交聯(lián)網(wǎng)絡構成全-IPN,或一種高分子填充在另一種交聯(lián)高分子中構成半IPN，IPN中的次價鍵可以隨環(huán)境變化可逆生成或破壞，從而導致水凝膠體積發(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配合物CS/PAA為基礎的半-IPN水凝膠膜，不僅對pH值變化敏感，對離子也顯示出特殊的刺激響應性，為其在藥物釋放體系和分離等方面的應用提供了可能；有研究者合成了一種對溫度和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pH值和溫度敏感的水凝膠膜。
(2) IPN導電材料：IPN導電材料有一大類是IPN快離子導體。互穿聚合物網(wǎng)絡快離子導體具有較高的室溫離子電導率和較好的力學性能，是一種具有潛在應用背景的固體電解質材料。
含LiCIO,的聚氧化乙烯(PEO) 與環(huán)氧樹脂形成的互穿網(wǎng)絡高分子快離子導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)絡對體系導電性及強度的影響。結果表明，當環(huán)氧樹監(jiān)質量分數(shù)為30%時，其綜合性能最好。有研究者研究這一體系時指出。街甲基化的警環(huán)領乙統(tǒng)制成的IPN導電材料，其電導車與單組分體系LiClO4-PEO)相比提高一個數(shù)量級，達到10負3次方S/cm;有研究者將混有CuCl2或CuCl2/過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率達10負7次方S/cm的共混物EPDM聚砒咯（PPY）；另外，將經(jīng)過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)得到電導率達10負5次方S/cm的PPy/EPDM Semi-IPN,其力學性能與含有相同增強劑的硫化三元乙丙橡膠相當，這種材料可用作電子線路和微波吸收裝置的靜電防護罩材料。
有研究者制各了一種聚氨脂IPN導電新材料，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在室溫的電導率可達2.0S/cm，且保留了彈性體母體原有的拉伸強度和斷裂伸長率等性性能；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導電膜，其導電性依賴于膜與聚砒咯的結合程度及浸泡時間。
(3) 李線型光學聚合物：非線型光學材料在光通信、 光信號處理等重要領城有著樓廣泛的應用。然面目前使用的非線型光學材料幾乎全是無機材料，它們大都那不能滿足這些領城迅速發(fā)展所需的高容量、高速度、高頻寬等一系列要求，同無機材料相比，聚合物非線型光學材料有著大得多的非共振系數(shù)、低介電常數(shù)和良好的光學透明性及加工性，特別是其超快的反應速率。
有研究者提出了一種合成非線型光學材料IPN的新方法。該方法合成的極化膜有高的授化穩(wěn)定性、玻璃化轉變溫度和交聯(lián)密度，在100°C以上其非線型光學性質穩(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。通過可見光吸收測量，他們研究了這兩類IPN二階非線型光學性質，結果表明，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材料IPN,其極化的固化IPN祥品在110°C時處理1000h以上，其二階非線型光學性質設有明品變化.這種NLO材料具有極好的長期熱穩(wěn)定性，被解釋為該IPN體系具有互穿交聯(lián)分子結構所致。
（4) 生物醫(yī)學工程材料：生物醫(yī)學工程是 IPN技術的一個重要應用領城。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、人造關節(jié)、醫(yī)用導管等的制造。
(5) 藥物控釋體系：利用IPN技術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，構成IPN膜層，可用于新型藥物控釋體系。
有研究者通過將壓敏性的黏性 聚合物與非黏性案合物互穿設計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系，用于測試的藥物在質中優(yōu)先穿過一定區(qū)城，這種滲透的獨特性與實驗條件、組分聚合物的相互作用及使用的藥物有關。利用這種膜片可控制滲透過程和一定的粘接強度；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，將含離子的聚電解質凝膠制成神先進的滲 皮藥物控釋體系。通過離子鍵把可離子化的藥物置于聚電解質凝膠基體中。聚電解質凝膠中的離子官能團可使體系的藥物載量最大，藥物釋放速串通過兩方面得到控制:一是聚電解質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散。
(6) 分離膜：由于IPN可使性質不同的兩種網(wǎng)絡緊密復合，因面對各種物質的透過具有良好的選擇性。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，給制備帶來定困難，但利用IPN技術則可制得很好的兩親IPN材料。
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