1. 研究目的与意义
纳米材料特殊的小尺寸效应,为它带来光、电、磁、热、力学等方面的特殊性质。由于纳米颗粒小、比表面积大、表面能极高、颗粒表面会聚集大量的静电电荷,引起颗粒团聚,所以必须对纳米颗粒进行防团聚处理。本论文根据酰胺化齐聚物分子间作用力大,且以氨基或羧基封端,能达到与纳米微粒形成表面包覆的官能团条件,有利于与纳米粒子表面形成配位,达到有机包覆,提高分散性能的效果。故采用马来酸酐和乙二胺为反应物合成以氨基封端的聚酰胺齐聚物,用己二酸和乙二胺为反应物合成以羧基封端的聚酰胺齐聚物,并对这两种产品进行红外和紫外的表征,证明所合成的产物符合理论产物。
2. 国内外研究现状分析
1、1991年ibm的科学家利用纳米技术制造了开关速度为200亿分之一秒的氙原子开关,配合分子线路制作可使美国国会图书馆的全部藏书内容存储在一个直径为0.3米的硅片上。美国康奈尔大学利用分子夹层制造纳米复合材料的方法使在一道工序中自组装成百上千层集合体,从而兼具了陶瓷和聚合物两者特性。
2、用纳米陶瓷粒子作载体的病毒诱导物已通过了动物临床试验。由于纳米粒子比红血球小,在血管中可自由移动,可制成微型器件用以药物定位释放,清除心脏动脉脂肪沉积物,疏通脑血管中的血栓,甚至还可吞噬病毒,杀死癌细胞。纳米粒子在固相酶方面,包有特定结构的聚合物的铁纳米粒子可固定大量酶,以控制生物反应速度。
3、美国xerox公司的科学家采用含磺酸盐的离子交换树脂与fe2 和fe3 交换,再加入浓naoh,产生fe(oh)3,再加入h2o2和肼,变为2-10nm的λ-fe2o3,将其分散在聚合物基体中,得到在磁场中显示磁性,且室温磁性为febo3或fef3十倍多的材料。这类材料在彩色图像、计算机磁性记忆、磁性流体与磁性制冷方面均有广泛的应用前景。
3. 研究的基本内容与计划
为改善纳米粒子在有机体系的相容性和分散性,本实验根据防团聚和有机表面处理的理论方法,探索能改变纳米粒子表面性质的有机包覆材料。由于聚酰胺齐聚物的分子中含有极性基团酰胺基团,可形成氢键,分子间作用力大,很容易与纳米分子发生物理吸附,以氨基或羧基封端,就能达到与纳米微粒形成表面包覆的官能团条件,从而有利于与纳米粒子表面形成配位,达到有机包覆,提高分散性能的效果。
首先,采用马来酸酐和乙二胺为反应物以1:2.2(摩尔比)的比例选择合适的温度、反应时间下,合成以氨基封端的聚酰胺齐聚物(NH2-R1-NH2),这个反应需要分两步进行,第一步为马来酸酐和乙二胺以1:1.2(摩尔比)的比例生成中间产物,第二部为中间产物与乙二胺按照1:1(摩尔比)的比例再次反应,生成以氨基封端的聚酰胺齐聚物(NH2-R1-NH2),再用己二酸和乙二胺为反应物以2.2:1(摩尔比)的比例在合适的温度、反应时间下,合成羧基封端的聚酰胺齐聚物(COOH-R2-COOH),并对所得的两种产品进行红外和紫外的表征。
4. 研究创新点
1、合成以羧基封端的聚酰胺齐聚物(cooh-r1-cooh)选择最合适的物料比为n(马来酸酐):n(乙二胺)=2.2:1,而酰胺化反应的较佳反应时间为80min。选择这样的反应条件可使产率高达95%,纯度达98.3%。
2、合成以氨基封端的聚酰胺齐聚物(nh2-r2-nh2)选择最合适的物料比为n(己二酸):n(乙二胺)=1:2.2,在酰胺化反应前须进行1.5~2个小时的回流,以达到充分的成盐过程。而该反应的酰胺化反应温度在130~140℃进行。
3、经红外、紫外表征,证明所合成的羧基封端产物和氨基封端产物符合理论产物。由于设备条件限制,未能完成两种产物分子量的测定,所以要想得到更充分的数据证明,还需继续探索研究。
