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第1期高分子通报·1·

综述
低维聚合物纳米材料的自组装制备、性能及应用

赵振荣1,王立13,王剑峰1,2
(1.浙江大学材料与化工学院,聚合反应工程国家重点实验室,杭州310027;
2.宁波工程学院,宁波315011)

摘要:特殊的聚合物可以通过分子间识别或分子间相互作用,自发地聚集成一定的分子结构或构筑成具有
特殊结构和形状的聚集体,从而使其具有特殊的功能。这类自组装体系在微电子、新材料及生物医药等领域展
现出了巨大的应用前景,已受到广泛关注。本文综述了低维聚合物纳米材料的自组装制备方法、性能和应用的
最新进展。
关键词:聚合物;纳米材料;纳米结构;自组装

引言

聚合物纳米材料是指至少一维尺寸在1～100nm以内的聚合物。一些特殊结构有机分子或有机聚合
物(如嵌段共聚物,超支化、树枝状聚合物等),可以通过分子识别,或通过氢键、静电相互作用、疏水亲脂
作用、范德华力等非共价键作用或共价键作用,自发地聚集成具有特殊结构和形状的集合体。通过分子
的这种自组装行为,可在纳米尺度上控制聚合物分子组装成层状、管状、螺旋状等特殊结构,有望作为有
特殊光、电、磁特性的纳米电子元器件或特殊功能的纳米反应器、纳米生物容器等。这一类的聚合物纳米
材料,在微电子、新材料及生物医药等领域具有巨大的应用前景。聚合物纳米材料的自组装有不同的分
类方法:按组成可分为有机高分子自组装、有机高分子P无机物复合结构自组装等;按超分子结构相互作
用可分为静电吸引、共价键[1]、配位键、氢键自组装等;按自组装形式可分为可逆自组装、伴随化学反应的
自组装、交联组装[2];或按形成的聚合物纳米空间结构可分为准零维、一维、二维、三维自组装。本文将综
述低维聚合物纳米材料的自组装制备、性能和应用。

1准零维聚合物纳米结构(分散粒子)的自组装制备、性能及应用

自20世纪80年代初Stoffer等[3]首次报道了利用微乳液聚合法制备小尺寸、均匀分散的聚合物乳胶粒
以来,人们对聚合物纳米分散粒子的制备及应用已有了较多的研究[4]。而更多的兴趣则是通过不同途径,采
用分子自组装方法制备各种球形纳米分散粒子,如“长发型”“、平头型”、中空结构或多层结构等(见表1)。
具有氢键相互作用的不同聚合物A、B,可直接在选择性溶剂中自发形成纳米尺度的胶束;或先在A、
B的共同溶剂中通过氢键作用形成“接枝络合物”,然后在另一种选择性溶剂中自组装形成具有核2壳结
构的纳米胶束结构[5](见表1,a),从而避开了复杂的嵌段共聚物或接枝共聚物的制备过程。例如,将聚42
乙烯基吡啶(P4VP)和端羧基聚苯乙烯(CPS)溶于氯仿溶液,通过CPS的羧基与P4VP的吡啶基间氢键作
用形成“接枝”共聚物,加入一定量的甲苯,可制得直径约30nm的胶束[6];将聚22乙烯基吡啶(P2VP)与磺
酸化聚苯乙烯(suPS)溶于四氢呋喃(THF)溶液,形成“接枝”聚合物,再加入癸烷,可制得以P2VP为核的纳

基金项目:浙江省科技计划项目(2004C34005);宁波市科技计划项目的资助(2003A62027);
作者简介:赵振荣(19712),男,浙江东阳人,博士研究生,研究方向为功能高分子材料和烯烃配位聚合。
3通讯联系人
·2·高分子通报2006年1月

米胶束[7](如图1所示)。

表1各种纳米胶束的合成
Table1Schemeofsynthesisofmicelles
StructureTypeSchemeofsynthesisExamplesRef.

p(P4VP)2b2p(CPS)
(core)(shell)
6
chloroformassolventⅠ
ahairytolueneassolventⅡ

PEO2b2PPO2b2PEO
(shell)(core)7
waterassolvent

PEO2b2PBLA
bcrew2cut(shell)(core)
7
DMSOorDMAc
assolvent

PI2b2PAA8

cshavedhollow
PShollow2sphere
MMAasmonomerA9
PSasmonomerB

PI2b2DPE2b2PAA
dshellcrosslinked2,2′2(ethylenedioxy)bis10～13
(ethylamine)ascrossliner

PS2b2P4VP
1,42dibromobutane
ecorecrosslinked14
ascrosslinker
DMFassolvent

PI+P4VP
fhollow15
chloroformassolvent

corePcrosslinkedPEO2b2GMA2b2DEA
g16
innerlayerPcoronaDVSascrosslinke