杂化聚合物合成及新材料

有机无机杂化聚合物材料恰好实现了有有机高分子材料和无机材料的分子级复合，具两类材料特点，从而得到更优异的性能。有机无机杂化聚合物材料第1页/共15页第一页，共16页。杂化聚合物的合成烷氧基金属或元素化合物的水解过程水解后的羟基化合物的缩合过程溶胶－凝胶法sol-gel第2页/共15页第二页，共16页。以SI(OR)4有机硅醇盐为例作为sol-gel反应前躯体，进行水解缩合反应。第3页/共15页第三页，共16页。溶胶－凝胶过程可以在酸性或碱性条件进行：如：SI(OR)4在碱性催化条件下的，缩合速率比水解速率快，最后形成浓的胶体粒子；而在酸性条件下这一速率差别刚好相反，水解速率比缩合速率快，结果形成高度分枝、低交联度的结构。第4页/共15页第四页，共16页。在溶胶－凝胶的水解过程中，金属或元素烷氧化物的化学活性是由金属M以及烷氧基团的空间位阻决定的。SIO2凝胶形成之后，要干燥，以除去溶剂及反应生成的水、醇，凝胶在干燥的过程中体积会发生收缩，由于应力不均使凝胶容易发生干裂。第5页/共15页第五页，共16页。减少凝胶在干燥过程中的破裂方法：1、长时间的干燥期；2、引入胶体硅种子粒子，增加平均孔径；3、添加干燥控制化学添加剂；第6页/共15页第六页，共16页。sol-gel法也被用于杂化材料的制备，并成为目前一种主要的方法：sol-gel法操作简单，现在工艺已比较成熟；操作温度比较低，能够不破坏膜中的有机成分；原料及其配比可以根据需要灵活的进行选择，并且在起初的溶胶阶段，各组分能充分混合，从而制得性质、功能多样，各组分均匀分散的材料和膜；第7页/共15页第七页，共16页。有机聚合物与无机两相间以弱相互作用结合的杂化聚合物材料这类杂化聚合物材料两相之间相互作用是氢键、范德华力或亲水－憎水平衡。最直接的合成路线：在预聚体存在下进行无机前驱体的水解与缩合反应过程，只要能保证凝胶形成和陈化干燥过程中不发生相分离，就可获得光学透明的杂化聚合物材料。第8页/共15页第八页，共16页。有机聚合物与无机两相间以共价键结合的杂化聚合物材料有机聚合物与无机两相间以共价键结合的杂化聚合物材料中存在共价健，则可以在很大程度上避免发生宏观相分离，所得到的材料在性能上也会有很大提高。第9页/共15页第九页，共16页。有机聚合物/无机杂化新材料有机聚合物/无机杂化新材料有机聚合物/金属杂化材料有机聚合物/半导体杂化材料有机聚合物/复合氧化物杂化材料第10页/共15页第十页，共16页。有机聚合物/金属杂化材料第11页/共15页第十一页，共16页。有机聚合物/复合氧化物杂化材料第12页/共15页第十二页，共16页。杂化材料的应用粘合剂

抗划伤磨损的硬性涂料聚合物材料、金属玻璃表面的特殊涂层

光学，包括线性和非线性(NLO)光学材料

作为聚电解质材料用于固态锂离子电池，超电容器等

催化剂和多孔支撑体、吸附剂

化学/生化传感器

其他的应用第13页/共15页第十三页，共16页。第14页/共15页第十四页，共16页。感谢您的观看！第15页/共15页第十五页，共16页。内容总结有机无机杂化聚合物材料恰好实现了有有机高分子材料和无机材料的分子级复合，具两类材料特点，从而得到更优异的性能。水解后的羟基化合物的缩合过程。以SI(OR)4有机硅醇盐为例作为sol-gel反应前躯体，进行水解缩合反应。而在酸性条件下这一速率差别刚好相反，水解速率比缩