[发明专利]复合纳米颗粒、纳米颗粒和制备它们的方法

说明书

本申请是申请日为2006年10月13日的中国专利申请200680047088.6“复合纳米颗粒、纳米颗粒和制备它们的方法”的分案申请。

发明领域

本发明涉及制备包括被限制在交联塌缩聚合物内的纳米颗粒的复合纳米颗粒的方法，和纳米颗粒本身；还涉及所述复合纳米颗粒、纳米颗粒和涂碳纳米颗粒。

发明背景

纳米颗粒为纳米尺寸的材料，例如金属、半导体、聚合物等，因为它们的小尺寸而具有独特的特性。可使用各种方法合成在水和非水溶剂中的纳米颗粒。

溶液的各种条件规定了聚合物在溶液中的构型，这些条件包括它与溶剂的相互作用、它的浓度和可能存在的其它物种的浓度。聚合物可根据pH、离子强度、交联剂、温度和浓度发生构型变化。对于聚电解质，在高电荷密度下，例如，当聚合物的“单体”单元被完全带电时，由于类似带电单体单元之间的静电排斥而采用伸长构型。通过加入盐或改变pH降低聚合物的电荷密度可导致伸长聚合物链转变成更紧密压缩的球状即塌缩构型。塌缩转变由在充分小电荷密度时超过静电排斥力的聚合物链段之间的吸引力相互作用推动。可通过改变聚合物的溶剂环境引起类似的转变。这种塌缩聚合物自身为纳米级尺寸，并且自身为纳米颗粒。在本说明书和权利要求书中，术语“塌缩聚合物”指具有纳米尺寸的近似球状形式通常为球状体但也为狭长或多叶构型塌缩聚合物。通过在塌缩聚合物链段之间形成分子内化学键即通过交联可使这种塌缩构型不可逆转。

大分子，即具有适宜官能团的聚合物可发生分子间或分子内交联反应产生具有不同性质例如形状、溶解性、热稳定性和密度的新材料或新分子。这些反应在制备新材料时是重要的，文献中描述了用于引起交联的化学反应的各种设计。例如，1998年7月21日颁布的Taylor等的美国专利5,783,626描述了在产生具有优异耐溶剂性和增加的热稳定性的涂层的薄膜形成过程中通过自由基交联反应使包含烯胺部分和侧甲基丙烯酸酯基的胶乳形式的烯丙基官能聚合物交联的化学方法。聚合物交联还用于稳定半导体和金属纳米颗粒。2005年3月29日颁布的Liu等的美国专利6,872,450教导了通过在表面涂层上自组装二嵌段聚合物和使二嵌段聚合物上的官能团交联来稳定表面涂覆的半导体纳米颗粒的方法。类似地，2003年11月18日颁布的Adams等的美国专利6,649,138描述了如何还使涂到疏水纳米颗粒上的支链两性分散剂交联在纳米颗粒周围的涂层上形成永久粘着剂。

如上述美国专利5,783,626中所述，交联的化学方式可通过包含不饱和键的侧基的自由基反应。另一种方法是通过使用具有多官能基团的分子，而不是与聚合物的官能团反应，如上述美国专利6,649,138和美国专利6,872,450中所述。供选择地，可通过高能辐射如γ辐射实现交联。