摘要：通过纳米复合技术所赋予高分子材料的功能特性为主线，对高分子纳米复合材料的制备方法及其主要性能进行了综述。高分子纳米复合材料的功能特性研究工作主要集中在材料的阻隔性能、生物功能、光电、电磁、催化活性等方面。　　关键词：纳米复合材料；高分子；功能　　Abstract：The functional properties and preparation technique of macromolecular nanocomposite are reviewed according to the functional properties of macromolecule that are obtained by using nano-technique．In this area，the research work is focussed On barrier property，biological function，photo-electricity，electromagnetism，catalytic activity，etc．　　　Key words：nanocomposite；macromolecule；functional propert　　纳米技术与纳米材料经过各国科学家共同的探索研究，已经积累了丰富的经验。近年来，如何充分利用纳米技术和纳米资源，进一步发挥纳米特殊效应，研究开发纳米功能材料成为纳米领域的又一个研究热点。高分子纳米复合材料的功能特性主要表现为力学、热学、阻隔性能、生物功能、光学光电、电学磁学、催化、抗腐蚀、抗摩擦、分离过滤等各种功能材料[1～3]。　　1  阻隔性能　　在尼龙6和还氧树脂中纳米分散少量层状蒙脱土，并暴露在氧等离子体中，可形成均匀钝态和自恢复无机表面。这是由于纳米复合物中表面高分子的氧化使层状硅酸盐的含量相对增多，从而形成一层无机表面层。此无机区域是湍层的，层状硅酸盐之间的平均距离为1nm～4nm。这类陶瓷硅酸盐提供了一种纳米复合物的涂层，可以阻止氧气离子的渗入，从而提高了高分子材料在氧环境中的生存寿命[1、3]。　　Mueller Chad等人[4]发现：聚酰胺、乙烯乙烯醇共聚物、乙烯乙烯酯共聚物、马来酸酐共聚的聚酯，分别与纳米蒙脱土、叶硅酸形成热塑性的纳米复合物后可提高复合物的阻隔与力学性能。　　Frisk等[5]发明了一种可用于流动食品的纳米复合物高分子透明容器。他们将高分子聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或PET的共聚物与纳米尺寸的蒙脱土通过原位聚合、溶液插层、熔融剥离形成纳米复合物，由于蒙脱土粒子具有很大的表面积，使纳米复合物容器的阻隔性能大大提高。　　Gilmer等[6]也发明了具有气体阻隔性能的高分子／粘土纳米复合物。他们先将可溶涨粘土与至少两种有机胺离子混合获得插层粘土，再在熔融状态下将粘土插层进入高分子基质中，形成高分子纳米复合物。高分子基质可选用聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚酰亚胺、还氧树脂等，粘土选用的主要是蒙脱土和膨润土。　　Muller等[4]发明了一种可盛流动物质的可挤压容器。他们采用高分子与改性粘土的纳米粒子形成的纳米复合物作为容器的阻隔层，提高了容器的阻隔和机械性能，他们选用的高分子为聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚丙烯腈、马来酸酐改性的聚酯等。　　2  生物功能　　Richard M．等[7]用四步软印法在高分子正—烷基硫醇表面上获得表面图形凹槽，并成功用于培养细菌细胞。这种位于表面的功能单元属一种三维细菌栏，体积可小至12立方微米。获得的细菌栏是憎水的，甲基封端的正烷基硫醇为底部，可提高细菌的粘附，而栏壁则由聚丙烯／聚己二醇层状纳米复合物构成，可以降低粘附。细菌可在此种表面图形凹槽内成活，大槽可以养1815个细菌，小槽可养2±1个。　　M．F．Rubner等人[8]将聚(烯丙基胺盐酸盐)PAH和聚丙烯PAA酸通过静电有选择地组装成纳米结构聚电解质多层薄膜，并用于研究它们在体外与细胞相互作用情况。在pH为2时，多层膜对NR6WT细胞是惰性的。相似的生物惰性作用会出现在PAH／PMA(聚甲基丙烯酸)、PAH／SPS(磺化聚苯乙烯)的多层膜中，而SPS／PDACS(二烯丙基二甲基氯化胺)体系的多层膜则会与成纤细胞作用，特别是具有高度离子化的滚压膜会吸引细胞。弱离子化的交联多层膜物理溶胀后产生丰富的水合表面，会抑制成纤细胞的吸附。从实验中总结出加大pH值或离子强度或两者共同作用都会引起与细胞的粘接或抑制细胞粘接。　　Michael V．Pishko等人[9]通过静电自组装技术以及多离子吸收方法制备了一种基于氧化还原高分子／氧化还原酶的纳米薄膜的葡萄糖和乳酸生物传感器。这种形成方法还可以用微接触输出技术大量重复地制备葡萄糖传感器。　　C．Lee等[10]发现PMMA／PMMA-PMMA形成的核壳复合物可用于免疫研究，因为甲基丙烯酸的－COOH基分布在复合物胶乳表面，抗体可通过化学键合到胶乳表面。胶乳表面的—COOH基越多，连接的抗体也越多，免疫功能越好。　　T．Okano等[11]将具有热响应的核壳胶束高分子纳米粒子用作原位特效药物载体。他们以聚苯乙烯作为憎水的核，以双亲的二嵌段共聚物N－异丙基丙烯酰胺作为热敏感的外部壳。当温度超过热敏感共聚物的玻璃化温度(32℃)时，外部胶束壳脱水坍塌，胶束聚集并与细胞膜表面相互作用连接。所以这类胶束用于药物的原位特效释放特别有效，而温度则是控制的开关。　　蛋白质与表面相互作用情况是用于评定材料是否可用作植人性生物材料的最重要依据之一。因为它需要与细胞进一步相互作用而影响表面的生物相容性。理想的生物材料应是不会吸收蛋白质的，但这是不可能达到的一种理想情况。T．A．Desai等人[12]利用生物相容性高分子，如具有两种不同纳米结构的聚乙二醇膜(PEG)改性的硅表面，可以减少蛋白质的吸收。他们分别通过溶液和气相沉积将PEG在硅表面形成纳米尺寸厚度的膜。　　3  制备特定形状的无机纳米材料　　T．Sasaki等人[13]采用不同直径大小的聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯微球作为胶体模板，并用聚苯乙烯进行表面改性后，通过层层自组装将剥离均匀片状氧化钛组装成为壳。高分子核在500℃下煅烧或紫外照射下除去，得到钛的空壳结构，壳厚度约为5nm。这种钛的空心壳表现出各种光学性质。　　K．A．Carrado等人[14]将含硅胶凝胶的高分子，经水热结晶形成含高分子的层状硅酸镁杂化粘土，再经原位复合生成介孔粘土。这种原位复合方法可将不同分子量大小的高分子及不同含量的高分子插层复合形成插层粘土。他们将形成的几种分子量大小的聚乙烯吡咯烷酮插层粘土复合物，经过高温锻烧除去高分子后，形成了无机介孔材料。测定表面积和气孔体积，发现无机介孔孔径大小由聚乙烯吡咯烷酮分子量大小及复合物中含量大小共同决定，孔径大小为2.1nm～4.5nm。　　4  电学磁学性能　　B．Scrosati等人[15]通过将纳米尺寸的陶土粉末分散到聚乙二醇—锂盐中获得一种新型的含锂聚电解质。此复合物在30℃～80℃范围内有很好的机械稳定性能和高的离子导电性，所以此纳米复合聚电解质在可充锂电池的应用上有很好的前景。G．Hadziioannou等[2]研究了高分子含量与壳形貌对电导性能的影响。他们用导电的聚吡咯涂覆到不导电的胶乳表面，可以获得很低的渝渗域值。发现聚吡咯的含量小于2％时，聚吡咯壳表面是平滑的，且导电性随聚吡咯的浓度的增加而提高，渝渗域值为0.25％，表明此时聚吡咯壳的厚度为0.6nm。在聚吡咯的含量大于2％时，吡咯壳呈现出不同的表面形貌，甚至会形成独立的聚吡咯粒子，而且此时的导电性与聚吡咯的含量无关。　　Jie-Sheng Chen等[16]通过溶液甩膜制备了一种新的高分子—无机纳米复合物膜，聚乙二醇／ZnO和聚乙二醇／ZnO／LiClO4纳米复合物。实验表明，重均分子量为60万的聚乙二醇与表面带有乙酸酯基，粒径为3.5 nm的ZnO粒子作用后，聚乙二醇膜的光致发光强度降低很大。X—衍射分析表明，两者作用力的大小取决于复合物膜中ZnO纳米粒子的浓度和聚集程度。而加入LiClO4后改变了单齿复合模式和纳米ZnO粒子表面的乙烯基团交联，这种交联结构一方面减少了离子对Li+ClO4ˉ释放自由离子传输电荷；另一方面，降低膜的结晶性而产生更多的无定形区域用于电荷传输，而最终提高了膜的电导性能。　　　Angel Millan等人利用亚胺高分子与金属盐反应形成了亚胺基质的磁性纳米微粒。他们在没有加入碱或氧化剂的条件下，金属氢氧化物沉积到聚亚胺基质，烘干，金属氢氧化物发生水解而生成金属氧化物。此方法很适合具有柔性链且没有憎水支链的亚胺高分子基质。他们选用了Co(II)离子和Fe(II)离子作为磁性盐。