Page 37 - 《精细化工》2020年第6期
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第 6 期                        马长坡，等:  纳米粒子改性丙烯酸酯制备复合材料                                   ·1103·


            了水性丙烯酸/SiO 2 纳米复合涂料的分子动力学和                         死细菌。高分子材料因为本身的性质容易受到细菌
            线性黏弹性响应。采用半间歇式乳液聚合法制备了                             的侵蚀，将少量纳米粒子添加到聚合物中，既保持
            原位纳米结构乳胶，纳米复合材料的橡胶状结构比                             了高分子材料本来的性质，又具有抗菌活性                    [79-80] 。
            纯聚合物具有更大的弹性。膨胀的缠结网络在室温                                 LIU 等 [68] 制备的 PAE/ZnO 纳米复合材料是在具
            下产生较小的弹性拉伸模量和剪切模量。CHEN 等                    [77]   有球形、棒状、片状、针状和花状等形态的 ZnO 纳
            采用原位聚合结合溶胶-凝胶法合成了聚氨酯-丙烯                            米结构存在下，由丙烯酸酯单体原位乳液聚合而成。
            酸酯/SiO 2 （SPUA）复合乳液，在此过程中可实现                       纳米 ZnO 粒子在 PAE 基体中分散良好，花状纳米
            单体的水解反应和聚合反应。利用拉伸试验机、肖                             ZnO 粒子与聚合物链的相互作用较弱，而含有类花
            尔测定仪和热重分析仪对膜的力学性能、硬度和热                             状或球状 ZnO 的纳米颗粒对黄曲霉和白色念珠菌均
            性能进行了研究。结果表明，随着正硅酸乙酯质量                             有较好的抗菌效果。MA 等           [22] 采用原位共聚法合成了
            分数的增加，薄膜的力学性能明显提高。当 TEOS                           一种新型水性聚氨酯/花状 ZnO 纳米晶须（WPU/f-ZnO）
            在 SPUA 乳液中的质量分数为 8%时，膜的吸水率为                        复合材料，测定了复合材料膜对大肠杆菌和金黄色
            2.1%，拉伸强度为 16.8 MPa，肖氏硬度为 94，最大                    葡萄球菌的抗菌活性。结果表明，随着花状 ZnO 质
            热失重率的温度为 416 ℃。                                    量分数的增加，抗菌活性增强，当负载质量分数为
            3.2    抗紫外线吸收性能                                    4.0%时，抗菌活性最好。
                 纳米复合材料的尺寸为纳米级，具有小尺寸效                          3.4    热稳定性
            应，能够表现出一定的光学性质。将对紫外光具有                                 将纳米粒子均匀地分散在聚合物基体中与有机
            强吸收作用的纳米粒子填充到聚合物基体中可以显                             相形成的界面具有良好的相容性，在单体聚合时易
            著提高复合材料的抗紫外光性能，在涂料行业中，                             于形成交联，并能在一定程度上控制高分子链的移
            涂层的紫外屏蔽性能越来越受到重视。以往所用的                             动，可显著提高复合材料的耐热性，材料的玻璃化
            抗紫外光剂多为有机物，如水杨酸等，不但吸收波                             转变温度有明显的转变          [39,81] 。PANNASRI 等 [20] 采用
            段较短，而且具有一定的毒性。而纳米粒子对长波                             原位聚合法制备纳米 ZnO/P(MMA-co-BA)纳米复合
            紫外线和中波紫外线均有较强的紫外屏蔽作用，可                             材料，由热重分析（TG）可知，纯 P（MMA-co-BA)
            以有效提高复合材料的抗紫外性能，延长其使用寿                             共聚物的热分解温度低于纳米 ZnO/P(MMA-co-BA)
            命 [22,57,78] 。                                     共聚物。添加纳米 ZnO 可以提高复合材料的热稳定
                 WANG 等   [15] 将锐钛矿型纳米 TiO 2 粒子均匀分             性，因为 ZnO 比聚合物基体具有更大的热容量。ZnO
            散于聚（甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸）                           能吸收周围的热量，延缓纳米复合材料内部的传热，
            〔P(MMA/BA/MAA)〕基体中，采用微乳液聚合法                        从而阻碍聚合物骨架的直接热冲击。
            成功制备出热性能增强、紫外屏蔽性能优异的高性                             3.5   耐磨与抗腐蚀性
            能 TiO 2 /聚合物纳米复合材料。紫外-可见光谱结果                           纳米材料本身具有耐磨的特性，材料表面被磨
            表明，纳米 TiO 2 粒子具有良好的紫外屏蔽性能，即                        损后，暴露在表面的纳米颗粒有效地阻止了材料的
            使在质量分数为 1.5%的纳米 TiO 2 粒子的负载下，                      磨损，而且纳米粒子可以将聚合物材料分子链受到
            纳米 TiO 2 粒子在 350  nm 以下仍有较高的可见光透                   的应力转移到其他分子链上，通过减小摩擦应力来
            过率。因此，所制备的纳米复合膜可作为透明的紫                             减少磨损    [10,82] 。纳米粒子与丙烯酸酯形成的涂膜致
            外屏蔽材料。CHENG 等          [67] 用紫外可见分光度计测             密性强，能够改善复合材料的耐腐蚀性和耐磨性                     [33] 。
            量环氧树脂/季戊四醇四丙烯酸酯/3-(丙烯酰氧基)丙                         FU 等 [83] 设计并制备了一种新型的四臂聚二甲基硅
                                                               氧烷桥联芳基醚功能环氧丙烯酸酯（EAAE-PDMS），
            基三甲氧基硅烷（Epoxy/SR-494/APTMS）/ZnO 纳
                                                               并与硫代修饰的纳米 SiO 2 粒子进行了简单的硫醇-
            米复合材料的透明性，结果表明，该材料在可见光
                                                               烯反应制备了具有高耐磨性、耐久性和透明性的复
            范围内的透过率不低于 85%，可满足高光电技术的
                                                               合膜。有机组分和无机组分的良好相容性显著地提
            应用要求，在紫外光范围内的透射率介于 25%~65%，
                                                               高了薄膜的划痕硬度和耐磨性。固化膜具有较强的
            表明该杂化材料具有良好的紫外屏蔽性能。
                                                               耐高温、耐溶剂、耐机械磨损等性能。这些优良的
            3.3   抗菌性能
                                                               综合性能拓展了纳米复合材料的使用环境。
                 纳米粒子在太阳光照射下，电子能量达到自身
            的带隙能，电子可以从价带激发到导带，价带可以
                                                               4    结束语
            产生电子及空穴，电子-空穴与空气中的氧气、水反
            应，产生具有极强化学活性的物质，能够与细菌发                                 纳米粒子改性丙烯酸酯制备复合材料能有效地
            生氧化反应，破坏细菌的细胞壁、细胞膜，从而杀                             结合两者的优势，弥补单一材料的缺陷，拓展其应
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