[发明专利]有机-无机杂化纳米材料及其合成方法

说明书

技术领域

【0001】本发明涉及有机-无机杂化纳米材料及其合成方法。在一个实施方式中，本发明涉及杂化纳米材料——其含有无机部分(例如：无机颗粒，如二氧化硅颗粒)，所述无机部分被一种或多种聚合物化合物(即，有机部分)涂布/覆盖——及合成这样的杂化纳米材料的方法。在另一个实施方式中，本发明涉及杂化纳米材料，其包含具有一种或多种聚合物或聚合物部分(即，有机部分)接枝和/或结合于其上的无机部分(例如：无机颗粒，如二氧化硅颗粒)，以及合成这样的杂化纳米材料的方法。

背景技术

【0002】基于多孔性和硬度，二氧化硅纳米颗粒得到应用。但是在生产这样的纳米颗粒时的一个挑战是控制颗粒间聚集。避免聚集的一个方法是在颗粒上共价地接枝聚合物链。用聚合物对二氧化硅纳米颗粒表面的化学改性不仅提高稳定性，而且还可以改变颗粒和聚合物的机械、结构和热学性质。这样的杂化有机-无机材料得到许多应用，包括在光学和电子学领域的多种应用(参考例如Mark，J.E.和Lee，C.；HybridInorganic-Organic Composites；American Chemical Society：Washington，DC；Vol.585；1995)。

【0003】对于从预制的二氧化硅纳米颗粒合成杂化纳米材料，“接枝到(grafting-to)”和“从……接枝(grafting-from)”的方法已经被探究。该“接枝到”技术包括将反应性聚合物端基化学吸收到表面(参考例如Aury，P.，Auray，L.，和Leger，L.；J.Coll.Interf.Sci.；1992；Vol.150；p.187)。但是，由于位阻，接枝密度——其掌握杂化纳米颗粒最终性质的关键——是低的。通过使用“从……接枝”技术，这个缺点被克服，其中聚合物链通过共价连接的单体或引发剂从表面增长(参考例如(i)Bourgeat-Lami，E.和Lang，J.；J.Coll.Interf.Sci.；1998；Vol.197；p.293；(ii)Prucker，O.Rühe；J.Macromolecules；1998；Vol.31；p.602；和(iii)vonWerne，T.和Patten，T.E.；J.Am.Chem.Soc.；1999；Vol.121；p.7409)。在获得高接枝密度方面，单体或引发剂单元的固定一直具有挑战性。通常需要更长的反应时间和大量过量的这些单体或引发剂反应部分，这导致更少的再现性和冗长的逐步建立过程(work-up procedure)。对于最终的杂化纳米材料，在取得最佳性质方面重要的其他因素是接枝聚合物的分子量和多分散性、聚合物的链末端和刷子的厚度。