尖端材料與膜模擬化學(xué)：聚合物與聚合物膜

2.9聚合物與聚合物膜

膠體化學(xué)與高分子化學(xué)的創(chuàng)造性交叉已經(jīng)為膜模擬體系和先進(jìn)材料的發(fā)展作出日益遞增的貢獻(xiàn)。一方面，高分子方法的應(yīng)用和（或）加入聚合物有益地改變了膠體體系的性質(zhì)。另一方面，在聚合過(guò)程之前、之中或聚合后引入表面活性劑和表面活性劑組合體會(huì)得到迥然不同的聚合物。

把可聚合成分結(jié)合到表面活性劑或其對(duì)離子上可以形成聚合化的或聚合物覆蓋的單層膜、LB膜、BLMs和表面活性劑泡囊。由預(yù)聚合的表面活性劑也已制備出聚合單層、泡囊和雙層鑄膜。

聚合化的膜模擬比其對(duì)應(yīng)的非聚合體系更穩(wěn)定。合適的單聚體和聚合物也已被用于穩(wěn)定和破壞表面活性劑的聚合。

膠體化學(xué)與聚合物化學(xué)之間的內(nèi)在聯(lián)系在膠態(tài)聚合物顆粒上得到了圓滿體現(xiàn)。由聚丙烯酸模板誘導(dǎo)聚合形成直徑為50nm，長(zhǎng)為100～200nm的聚苯胺原纖維與聚合的SUV制備的那些原纖維有著多方面類似，提供了聚合物膠體的一個(gè)近例。用聚苯乙烯磺酸作為模板產(chǎn)生球形聚苯胺顆粒，其形態(tài)與由常規(guī)化學(xué)合成的聚苯胺頗有差異。

膠體化學(xué)特性的許多方面在聚合物凝膠中也有體現(xiàn)。一些具有適當(dāng)?shù)娜S網(wǎng)結(jié)構(gòu)的聚合物會(huì)像膠體一樣吸收溶劑分子，其尺寸會(huì)增加數(shù)倍。這樣的膠體的溶脹態(tài)稱為“溶膠”，其密實(shí)態(tài)稱為“凝膠”。在所謂的“極限凝膠點(diǎn)”處“凝膠”轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭苣z”。如果溶膠是有機(jī)的，則凝膠稱為“有機(jī)凝膠”。在反膠束體系人們研究了“有機(jī)凝膠”的形成。聚合物水凝膠的一個(gè)有用的特性是：通過(guò)加入溶劑和電解質(zhì)、施加聲或機(jī)械應(yīng)力、改變溫度和pH，其極限凝膠點(diǎn)會(huì)漂移（如圖）。對(duì)pH和溫度敏感的聚合物和水凝膠的相變行為對(duì)環(huán)境敏感的水凝膠的一個(gè)特別有趣的特性是其把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的能力。由弱交聯(lián)聚（2-丙烯胺-2-甲基丙烷）磺酸制備一個(gè)1mm厚、20mm長(zhǎng)的水凝膠帶被兩個(gè)塑性鉤懸掛在含3.0×10—2molL-1磺酸鈉的1.0×10-2氯化正二十二烷基吡啶水溶液中。在溶液中聚合物水溶膠可溶脹到45倍。實(shí)驗(yàn)表明，橫過(guò)水凝膠施加一個(gè)20v的振蕩電場(chǎng)（兩秒鐘改變極性）會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生一種蠕蟲式運(yùn)動(dòng)，類似肌肉彎曲（如圖）。a~d拉伸過(guò)程聚合物膠在力作用下隨時(shí)間變化聚合物膠在力作用下隨時(shí)間變化e,f彎曲過(guò)程

聚合物本身、它所鑄成的膜、所形成的空心纖維、壓成的薄片、或擠壓成選擇的形狀和結(jié)構(gòu)，以被廣泛用作制備和穩(wěn)定金屬、催化、半導(dǎo)體和磁性顆粒的載體。