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)的聚合物會像膠體一樣吸收溶劑分子，其尺寸會增加數(shù)倍。這樣的膠體的溶脹態(tài)稱為“溶膠”，其密實態(tài)稱為“凝膠”。在所謂的“極限凝膠點”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有用的特性是：通過加入溶劑和電解質(zhì)、施加聲或機(jī)械應(yīng)力、改變溫度和pH，其極限凝膠點會漂移（如圖）。對pH和溫度敏感的聚合物和水凝膠的相變行為對環(huán)境敏感的水凝膠的一個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1mm厚、20mm長的水凝膠帶被兩個塑性鉤懸掛在含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。實驗表明，橫過水凝膠施加一個20v的振蕩電場（兩秒鐘改變極性）會誘導(dǎo)產(chǎn)生一種蠕蟲式運動，類似肌肉彎曲（如圖）。a~d拉伸過程聚合物膠在力作用下隨時間變化聚合物膠在力作用下隨時間變化e,f彎曲過程

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。