纳米结构聚合物材料的制备和应用.pdf

L9;.’+功能高分子学报N9.-
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综述

纳米结构聚合物材料的制备和应用!

华道本!!，白如科!!!
（中国科技大学高分子科学与工程系，安徽合肥!"##!$）

摘要：综述了近年来在纳米结构高分子材料如纳米球、孔、管、线等方面的制备方法的研究进展，并对其应
用进行了简要的讨论。
关键词：纳米结构；聚合物；自组装

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纳米结构聚合物材料由于具有独特的性能而在机械、光、电、磁、微处理器件、药物控释、环境保护、
纳米反应器及生物化学等方面具有广阔的应用前景，近年来掀起了对纳米结构聚合物材料研究的热潮。
各国学者分别在化学分子设计、结构分析、组装方法和应用等方面进行了广泛的研究［’)"］。我国的科学
工作者也对其开展了许多卓有成效的工作。关于纳米结构超薄膜的综述文献［!)-］已有很多，本文主要
就近年来聚合物纳米球、管、线和纳米孔材料等的制备方法及相关应用加以综述，以期对这一新兴领域
的发展有所启示。

!纳米结构聚合物材料制备方法

!.!共价键胶束自组装
聚合物自组装是纳米结构聚合物材料制备的重要方法之
一，其中对嵌段和接枝共聚物的共价键胶束研究尤为广泛和深
入［()’’］。共价键胶束的自组装通常是利用溶剂的选择性实现
的，即所用溶剂对一种嵌段是良溶剂，而对另一种嵌段为不良溶
剂。这样在相分离或液晶取向作用的驱动下，可形成球形胶束、
星形、圆柱状、双四面体和薄片状等。许多文献［’!)’(］利用这种
方法制备了纳米球、纳米管等纳米结构高分子材料。研究发现，
组装行为和形貌结构主要取决于共聚物组成、嵌段相对长度和/01.’23456780369:5;<9=3470>;5>184?:5@5>:5>8
溶剂的选择性等。=5391>0809>84=9A14845<9=67809>9<@9;B09>396@;5C
［］6035;;5D.
&8DAD40E7=7:7等’*采用不同链长的带有相反电荷的电解
质嵌段聚合物，即聚环氧乙烷，天冬氨酸（（，））和聚环氧乙烷赖氨
?!!""?FGH?!?F9;B!"?7D@7=8730:?!"#)
酸［FGH?!"F9;（BI?;BD0>5）］，在水溶液中进行组装。研究发现，在两种电荷相反的聚电解质的自组装中存
在着明显的链长识别特性，即只有在相同嵌段长度（CJBK6，见下式）的聚电解质之间才发生组装，形
成核)壳胶束结构（见图’）。这种溶液体系形成的纳米结构材料具有更加有序的结构。

!收稿日期：!##!)#,)#’
!!作者简介：华道本（’*,-)），男，河南南阳人，硕士，研究方向：自由基活性聚合和纳米结构聚合物材料的制备研究。
!!!通讯联系人：白如科（’*+")），男，甘肃庆阳人，教授，研究方向：活性聚合反应、天然高分子、超分子自组装及纳米结构高分子材
料。G?670;：P70=QRAD83.5:A.3>。
·KA+·华道本，白如科
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?@等%A利用激光散射和小角中子散射等手段对环氧乙烷(环氧丙烷嵌段共聚物（./$1!1..$）自组装
形成的核(壳纳米结构进行了研究。对于每个稳定的分散体系，假定每个聚合物分子链所占据的表面
积接近一个常数，该常数与颗粒尺寸有关，发现核的半径和壳的厚度与共聚物的组成有着密切的
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关系。在或类型（为在溶剂中溶解部分的重复单元，为不溶解部分的重复单元）的共
B-C&B-C&B-BC
聚物中，（），%%#。
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［］
!F"非共价键胶束自组装"!
与共价键胶束自组装不同，非共价键胶束自组装是利用分子
间相互作用（如氢键等）来实现的。其形成过程如图%。
选用具有分子间相互作用的聚合物B和C，分别配成溶液，
其中B溶液的溶剂对C是沉淀剂，这样当C的溶液滴加到B的溶
液中去时，C分子链将塌缩、聚集。然而在B分子链的稳定作用
下，C并不沉淀出来，而是形成稳定分散的胶束状纳米粒子。其
中C为核，B为壳。如果B溶液加入到C溶液中也能得到胶束粒D;EF%G