納米粒子改性聚甲基丙烯酸甲酯的制備及應(yīng)用
納米材料已成為當(dāng)前材料科學(xué)和凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，被視為“21 世紀(jì)*有前途的材料”，納米復(fù)合材料作為納米材料一個(gè)重要部分受到人們很大關(guān)注。
聚合物基納米復(fù)合材料是近幾年研究較多的納米材料，其中，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）納米復(fù)合材料的報(bào)道和研究受到人們的關(guān)注。PMMA 即有機(jī)玻璃［6 ］，它是一種無(wú)定形聚合物，其Tg = 150 C，尺寸穩(wěn)定，透明、耐光，但有機(jī)玻璃制品的表面硬度不夠高，耐磨性較差，在80 !90 C 以上便開(kāi)始軟化變形，這些缺陷限制了它的應(yīng)用范圍。高抗沖壓克力經(jīng)普通接枝、共聚等化學(xué)改性后得到的聚合物，通常只能單方面改善其某些性能，且改性后其自身性能會(huì)發(fā)生改變。為克服這些不利方面，可利用納米粒子對(duì)PMMA 進(jìn)行改性。改性后的復(fù)合材料的耐熱性、機(jī)械強(qiáng)度和抗沖擊性以及其它性能得到了提高，從而擴(kuò)大了PMMA 的應(yīng)用范圍。
PMMA 納米復(fù)合材料的制備方法
乳液聚合法
乳液聚合法是向聚合物鏈段中加入羧酸基團(tuán)（!8 % ），在一定溫度下，加堿中和，膨潤(rùn)并加以剪切，使顆粒表面部分聚合物逐步水溶化，高抗沖壓克力制得超微粒子聚合物乳膠。如長(zhǎng)谷川純［7 ］用MMA 和丙烯酸乙脂（EA）加入丙烯酸系列單體中，再加入3 % !6 % 帶有羰基的丙烯酸單體進(jìn)行三元共聚，得到聚合物乳膠。目前，日本、歐洲等很多**MMA與聚合物單體乳液聚合法制得納米尺寸的微粒；國(guó)內(nèi)謝志明［10 !13 ］用MMA、BA（丙烯酸乙酯）、EA（丙烯酸乙酯）和HEMA（甲基丙烯酸羥乙酯）等單體進(jìn)行溶液共聚，制得粒徑在100nm 以下的超微粒；侯有軍等［14 ］也有報(bào)道；官?lài)?guó)華［15 ］應(yīng)用乳液法制得PMMA 有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料也取得很好的效果；張徑［16 ］采用納米粒子作為種子，進(jìn)行PMMA 的乳液聚合制備了PMMA／Si O2納米復(fù)合材料。乳液聚合法具有易散熱、高速度、高分子量、**等優(yōu)點(diǎn)，是制備聚合物- 聚合物納米材料的好方法。
溶液共混法
溶液共混法是將基體聚合物高抗沖壓克力 溶解于適當(dāng)?shù)娜軇┲校缓蠹尤爰{米粒子，充分?jǐn)嚢枋辜{米粒子分散混合均勻，除去溶劑聚合而得。CarotenutoC［17 ］將經(jīng)表面改性后的納米粒子摻混到聚合物溶液中得到PMMA／Si O2整體復(fù)合材料。結(jié)果表明，Si O2相當(dāng)均勻地以納米尺寸分布在基體聚合物中，此法的關(guān)鍵是在共混前要對(duì)納米粒子的表面進(jìn)行處理，常用的處理方法是添加表面改性劑，即分散劑、偶聯(lián)劑等以改善納米粒子的分散狀況。
高抗沖壓克力／金屬納米復(fù)合材料
利用金屬納米粒子與聚合物復(fù)合可以制備具有導(dǎo)電性、自潤(rùn)滑、低磨耗的功能性納米復(fù)合材料，如Conslaves K E［22 ］制備的PMMA／Au 材料；唐建國(guó)則制備了該類(lèi)型的具有導(dǎo)電性的復(fù)合電極。
高抗沖壓克力／氧化物納米復(fù)合材料
氧化物Ti O2、Si O2等納米粒子和PMMA 復(fù)合后（可以使PMMA 達(dá)到增強(qiáng)、增韌，增加透光性等效果，井新利［24 ］、歐玉春、張超燦、Carotenuto 等都就Si O2改性PMMA 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，制得了PMMA／Si O2復(fù)合材料。
PMMA／層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料
聚合物／層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料由于具有常規(guī)聚合物材料所沒(méi)有的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，以及更優(yōu)異的物理性能，如耐熱性及氣體、液體阻隔性等，故該復(fù)合材料發(fā)展很快，而蒙脫土的開(kāi)發(fā)尤為引人注目。蒙脫土（MMT）片層厚約1nm，片層間通常吸咐一些陽(yáng)離子，層間距一般隨陽(yáng)離子體積不同而變化。張徑［26 ］用二次插層法使蒙脫土有機(jī)化，然后采用懸浮聚合法制備了PMMA／MMT 復(fù)合材料，實(shí)驗(yàn)只需加入3 % 的蒙脫土即可有效增加高分子鏈的交聯(lián)點(diǎn)，又阻止了裂紋的擴(kuò)展，從而增加了PMMA 的力學(xué)性性能；官?lài)?guó)華等采用乳液聚合制備了PMMA／MMT納米復(fù)合材料，性能優(yōu)異，在經(jīng)有機(jī)改性的MMT 含量為2 % 時(shí)，復(fù)合材料的Tg比純PMMA 提高了31. 45 C。
PMMA 是一種重要的高分子材料，用納米材料改性后的復(fù)合材料除增強(qiáng)、增韌之外，其它方面諸如：透明性、易分散性、導(dǎo)電性、光學(xué)性能以及潤(rùn)滑性質(zhì)等方面均有不同程度的增加、提高或改善。有望在先進(jìn)的電子、航空航天、光電、精密機(jī)械、化工等領(lǐng)域應(yīng)用。同是也應(yīng)看到，目前在制備工藝、性能穩(wěn)定性及價(jià)格實(shí)用方面還存有一些問(wèn)題，且理論研究還不完善。為此應(yīng)加大研究力度，開(kāi)發(fā)出更好、更具有市場(chǎng)前景的PMMA 系列的納米材料。