亲水性二氧化硅纳米聚合物的表面改性.doc

摘要纳米二氧化硅(SiO2)接枝水溶性聚合物,即非离子型聚(氧乙烯丙烯酸甲酯)(POEM)和离子型聚(苯乙烯磺酸)(PSSA)通过三个步骤的合成方法来制备:(1)纳米二氧化硅(SiO2)颗粒表面硅烷醇基(-OH)的活化,(2)表面改性氯(-Cl)组和(3)纳米粒子通过原子转移自由基的聚合(ATRP)的接枝聚合。成功合成和化学改性的纳米SiO2颗粒的组合物,可利用红外光谱(FT-IR),紫外可见光谱和X-射线光电子能谱(XPS)得到证实。热重分析(TGA)的结果表明,纳米聚合物中POEM和PSSA接枝量分别为5%和8%(质量分数)。X-射线衍射(XRD)表明该接枝聚合物没有明显改变纳米SiO2的微观结构。纳米粒子接枝水溶性聚合物分散性能在醇类溶剂中的改进,可通过扫描电子显微镜(SEM)来验证。关键词:二氧化硅(SiO2);纳米粒子;原子转移自由基聚合(ATRP);接枝聚合;表面改性简介有机-无机混合材料由于其可利用在如纳米材料[1-3]、光电子器件[4-6]、电化学传感器、药物载体和功能量子点材料[7-13]的各个领域,因此受到广泛的重视。尽管有许多优点,要获得有机-无机混合材料的良好分散性仍然很难,因为无机纳米粒子之间有强烈的聚集倾向,而这一倾向会降低纳米粒子的物理化学性能。为了克服这个问题,相当大的努力一直致力于设计和控制制备具有明确定义的有机-无机混合材料。已经有一些方法将聚合物链连接到无机纳米粒子的表面,包括化学吸附[14],末端含有官能团的聚合物通过共价键合到活性表面,即“graftingto”法[15]和由固定的引发剂单体的原位聚合反应,即“graftingfrom”法[16、17]。在这些方法中,“graftingfrom”法包括引入一个或两个引发剂,如偶氮类,过氧化物类,光引发剂或纳米粒子表面上的自由基。接枝聚合物链从界面一步一步地不断增长变化。“graftingfrom”法可以通过阳离子聚合[18]、阴离子聚合[19]、开环聚合反应[20]、传统自由基聚合反应[21]、氮氧介导聚合[22]、可逆加成断裂链转移聚合[23]和原子转移自由基聚合(ATRP)[24-26]进行。在这项工作中,纳米粒子二氧化硅(SiO2)在水溶性聚合物中接枝改性,如聚(氧乙烯丙烯酸甲酯)(POEM)和聚(苯乙烯磺酸)(PSSA)通过三个步骤的合成方法来制备。所得的有机-无机混合材料其特征在于可采用红外光谱(FT-IR),紫外可见光谱,热重分析(TGA),X-射线衍射(XRD),X-射线光电子能谱(XPS)进行分析。、材料煅制二氧化硅(SiO2,>%,14nm),氯化氢(H-Cl)溶液,2-氯丙酰氯(CPC,>97%),三乙胺(TEA,>%),4-(二甲基氨基)吡啶(DMAP,>99%),二氯甲烷(MC,>%),聚(氧乙烯丙烯酸甲酯)(POEM,聚(乙二醇)甲基醚甲基丙烯酸酯,Mn~475克/摩尔),4-苯乙烯磺酸钠盐水合物(SSA),二甲亚砜(DMSO)和氯化铜(I)(氯化亚铜),1,1,4,7,10,10-六甲基三亚乙基四胺(HMTETA)均购自Aldrich,并且不经进一步纯化使用。、硅烷醇基团(-OH)的活化:SiO2-OH的合成在一个500毫升的烧杯中,将10克二氧化硅纳米颗粒(SiO2)分散在50毫升的H-Cl