聚合物网络功能材料的应用
化学先生 / 2019-10-05
IPN可使两种或两种以上具有不同功能的聚合物通过网络互穿缠结形成紧密而稳定的结合，其特有的强追互容、界面互穿、双相连续等结构特性又促进其功能复合，产生协同作用，甚至出现新的功能。IPN在功能材料领城直受到人们的重视，已研究开发出许多实用的产品。目前关于IPN功能材料的研究报道越来越多，呈现出诱人的应用前景。
(1)敏感性水凝胶： 敏感性水凝胶是一钟亲水但不溶于水的高分子交联网络，它能感知环境的细微变化，如pH值、离子强度、温度、光、电场等的影响，井通过凝胶体积的膨胀或收缩来响应这些外界刺激，同时水凝胶吸水后还有类似生物体材料的特点。敏感性水凝胶是设计各种仿生材料、化学机械系统、药物释放系统以及化学开关等的基础。
IPN是一种制备敏感性水凝胶的新技术。它通过分子间配合物(interpolymercomplex)引人交联，使两种高分子在发生缔合的同时形成交联网络构成全-IPN,或一种高分子填充在另一种交联高分子中构成半IPN，IPN中的次价键可以随环境变化可逆生成或破坏，从而导致水凝胶体积发生不连续的变化。有研究者以壳聚糖(CS)和聚丙烯酸(PAA)为原料，制备了一种以聚电解质配合物CS/PAA为基础的半-IPN水凝胶膜，不仅对pH值变化敏感，对离子也显示出特殊的刺激响应性，为其在药物释放体系和分离等方面的应用提供了可能；有研究者合成了一种对温度和pH值敏感的IPN水凝胶膜，其步骤是先合成聚氨酯/聚(N-异丙基丙烯酰胺)-IPN(Ⅰ），再与聚丙烯酸构成热敏性水凝胶。该IPN水凝胶中丙烯酸含量低，星现随温度升高溶胀率下降的热敏性，且热敏感程度受pH值的影响;聚乙烯醇/聚丙烯酸-IPN也可作为对pH值和温度敏感的水凝胶膜。
(2) IPN导电材料：IPN导电材料有一大类是IPN快离子导体。互穿聚合物网络快离子导体具有较高的室温离子电导率和较好的力学性能，是一种具有潜在应用背景的固体电解质材料。
含LiCIO,的聚氧化乙烯(PEO) 与环氧树脂形成的互穿网络高分子快离子导体是人们广泛研究的体系；有研究者用该体系制成了具有较高室温电导率、可用于理电推的年品态电板，并研究了环银柯脂网络对体系导电性及强度的影响。结果表明，当环氧树监质量分数为30%时，其综合性能最好。有研究者研究这一体系时指出。街甲基化的警环领乙统制成的IPN导电材料，其电导车与单组分体系LiClO4-PEO)相比提高一个数量级，达到10负3次方S/cm;有研究者将混有CuCl2或CuCl2/过氧化二异丙苯的三元乙丙橡胶(EPOMD） 置于砒咯蒸气中得到电导率达10负7次方S/cm的共混物EPDM聚砒咯（PPY）；另外，将经过氧化二异丙苯固化的EPDM在混有FeCl3的四氢呋喃中溶胀并置于砒咯气中(可在橡胶中加人二氧化硅和陶士)得到电导率达10负5次方S/cm的PPy/EPDM Semi-IPN,其力学性能与含有相同增强剂的硫化三元乙丙橡胶相当，这种材料可用作电子线路和微波吸收装置的静电防护罩材料。
有研究者制各了一种聚氨脂IPN导电新材料，所用的双异尔酸根的聚氨脂是用聚四氢呋喃二元醇与MDI及富勒烯反应得到，这种聚氨酯比其它聚氨酯及相似弹性体的热稳定性大大提高。该聚苯氨/聚氨酯IPN在室温的电导率可达2.0S/cm，且保留了弹性体母体原有的拉伸强度和断裂伸长率等性性能；有研究者利用聚砒咯和聚(苯乙编烯-co-丙烯酸丁酯)形成的IPN制皮导电材料。它是先将聚(苯乙烯-co-丙烯酸丁酯)与氯化铁制成膜再浸入砒咯溶液中形成IPN导电膜，其导电性依赖于膜与聚砒咯的结合程度及浸泡时间。
(3) 李线型光学聚合物：非线型光学材料在光通信、 光信号处理等重要领城有着楼广泛的应用。然面目前使用的非线型光学材料几乎全是无机材料，它们大都那不能满足这些领城迅速发展所需的高容量、高速度、高频宽等一系列要求，同无机材料相比，聚合物非线型光学材料有着大得多的非共振系数、低介电常数和良好的光学透明性及加工性，特别是其超快的反应速率。
有研究者提出了一种合成非线型光学材料IPN的新方法。该方法合成的极化膜有高的授化稳定性、玻璃化转变温度和交联密度，在100°C以上其非线型光学性质稳定。谢洪泉等人合成了含硝基苯，偶氮苯、烷基胺发色基团的两类IPN：聚氨酯CPU) /环氧树脂(EP)和聚丙烯酸酯(PA) /环氧树脂。通过可见光吸收测量，他们研究了这两类IPN二阶非线型光学性质，结果表明，PU/EPIPN 在120°C以上的极化稳定性比PA/EPIPN要高；有研究制成了一种非线型光学材料IPN,其极化的固化IPN祥品在110°C时处理1000h以上，其二阶非线型光学性质设有明品变化.这种NLO材料具有极好的长期热稳定性，被解释为该IPN体系具有互穿交联分子结构所致。
（4) 生物医学工程材料：生物医学工程是 IPN技术的一个重要应用领城。含聚中基丙烯酸N的材料已用作牙科材料；用聚硅氧烷和聚甲基丙烯酸羟乙酯制备的IPN材料具有良好的生物相容性、透氧性、柔软性和透明性，已成功地用于制造隐形眼镜；橡胶与亲水性聚合物组成的IPN材料还可应用于人造血管等方面；工业化生产的热塑性IPN材料Rimplst (聚硅氧烷/聚氨脂、聚硅氧烷/尼龙等)可用于人工脏器、人造关节、医用导管等的制造。
(5) 药物控释体系：利用IPN技术使成水性聚合物以定的浓度 梯度分布于亲水性聚合物药丸的外层，构成IPN膜层，可用于新型药物控释体系。
有研究者通过将压敏性的黏性 聚合物与非黏性案合物互穿设计了一类渗皮药物控释体系。所用的黏性聚合物是丙烯酸类聚合物，非黏性聚合物是聚氧化乙烯的嵌段共聚物或交联物。IPN顺的黏性与黏性聚合物含量呈线性关系，用于测试的药物在质中优先穿过一定区城，这种渗透的独特性与实验条件、组分聚合物的相互作用及使用的药物有关。利用这种膜片可控制渗透过程和一定的粘接强度；为了获得用于嵌人药物控释体系的可生物腐蚀水凝胶，有研究者合成了丙烯酸酯封端的聚乙二醇和聚(ε-已内酯)(PCL)/聚乙二醇(PEG)半-IPN体系，PEG单体聚合得到交联凝胶，线型的PCL互穿于PEG交联网中；有研究者利用IPN技术，将含离子的聚电解质凝胶制成神先进的渗 皮药物控释体系。通过离子键把可离子化的药物置于聚电解质凝胶基体中。聚电解质凝胶中的离子官能团可使体系的药物载量最大，药物释放速串通过两方面得到控制:一是聚电解质凝胶基体中离子与离子化合物之间的离子键的断裂；二是药物在基体中的扩散。
(6) 分离膜：由于IPN可使性质不同的两种网络紧密复合，因面对各种物质的透过具有良好的选择性。何如，由带一NCO端基的聚醚与乙烯基吡咯或N乙烯基毗略烷酮在多孔载体上组成的IPN,具有半透性，可用手反渗透、超滤、气体分离等。由带-NCO端基的聚醚、N乙烯基睐唑与N-乙烯基毗咯烷酮共聚物在多孔聚砜上形成的IPN,可用作糖类分离的半透膜。由聚硅氧烷/聚氨酯组成的IPN膜，聚合MDI与乙烯基吡啶共聚物组成的IPN膜及PU/环氧(质量比50/50)IPN膜可作为富氧膜。由PU/PS IPN做成的膜可用于醇水分离。丙烯酸在多孔聚丙烯上的等离子聚合，可得到具有高H+渗透性的生物医学用膜，
(7) 两亲IPN：两性聚合物是一类新型的功能聚合物，它可以应用于防水和透湿材料及生物医药材料等方面。一殷亲水性和亲油性组分的相容性很差，给制备带来定困难，但利用IPN技术则可制得很好的两亲IPN材料。
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