Language
Country/Area
No result found
Как изготовить прочные полимерные нанокомпозиты методом полимеризации in situ?
В химии полимеров полимеризация in situ как метод приготовления, осуществляемый в полимеризационной смеси, открывает много возможностей для разработки наночастиц. Данная технология не только подразумевает синтез нестабильных олигомеров, но и должна осуществляться в определенных условиях, чтобы обеспечить прочность и оптимизацию эксплуатационных характеристик конечного полимерного нанокомпозита.
Процесс полимеризации in situ включает этап инициирования и ряд этапов полимеризации, в результате которых в конечном итоге образуется смесь полимерных молекул и наночастиц.
Наночастицы изначально диспергированы в жидком мономере с низкой молекулярной массой. После образования однородной смеси начинается полимеризация путем добавления соответствующего инициатора и воздействия источника, например тепла, излучения и т. п. После завершения процесса полимеризации образуется нанокомпозитный материал, состоящий из полимерных молекул и наночастиц. Этот процесс имеет большое значение для разработки экологически чистых материалов, поскольку он отвечает как функциональным, так и экологическим требованиям. Преимущества и недостатки
Преимуществами процесса полимеризации in situ являются экономичность материалов, простота автоматизации и возможность интеграции с различными методами нагрева и отверждения. Однако этот подход имеет недостатки, которые нельзя игнорировать, среди которых ограничения по доступным материалам, короткие сроки проведения процесса полимеризации и необходимость дорогостоящего оборудования.
Для реализации полимеризации in situ с целью формирования полимерных нанокомпозитов необходимо соблюдать определенные условия, например, использовать преполимер с низкой вязкостью (обычно менее 1 Паскаля).
Применение глиняных нанокомпозитов
В конце 20 века корпорация Toyota Motor Corporation стала пионером в коммерческом применении нанокомпозитов на основе глины и полиамида-6, в основе которого лежал метод полимеризации in situ. После создания этой основы исследования полимерно-слоистых нанокомпозитов на основе талька быстро расширились. После добавления небольшого количества нанонаполнителей прочность, термостойкость и барьерные свойства глинистых нанокомпозитов значительно улучшаются.
Применение углеродных нанотрубок (УНТ)
Полимеризация in situ является ключевым методом получения модифицированных полимером углеродных нанотрубок. Углеродные нанотрубки широко изучались благодаря своим превосходным механическим, термическим и электронным свойствам и демонстрируют большой потенциал в таких областях применения, как армированные композиты и теплопроводящие композиты. Преимущество полимеризации in situ заключается в том, что она совместима с большинством полимеров и может образовывать сильные ковалентные взаимодействия со стенкой нанотрубки на более ранней стадии.
Достижения в области полимеризации in situ позволили производить композиты из полимеров и углеродных нанотрубок с улучшенными механическими свойствами.
Прорыв в биофармацевтике
Макромолекулы в области биофармацевтики, такие как белки, ДНК и РНК, ограничены в своем клиническом применении из-за их низкой стабильности и подверженности ферментативной деградации. Нанокомпозиты полимер-биомакромолекула, полученные методом полимеризации in situ, предоставляют инновационные идеи для решения этих проблем и могут эффективно улучшить их стабильность, биологическую активность и способность проникать через биологические барьеры.
Сформированные нанокомпозиты можно разделить на два основных типа: гибриды биомакромолекула-линейный полимер и нанокапсулы биомакромолекула-сшитый полимер.
Разработка белковых наногелей
Наногель, как новый тип носителя для высвобождения лекарственных средств, имеет широкое биомедицинское применение. Технология полимеризации in situ может использоваться для приготовления белковых наногелей для целенаправленной доставки в определенные клетки. Применение этих трех типов наногелей имеет большое значение в лечении рака, вакцинации и регенеративной медицине. Краткое содержание
Ожидается, что с развитием оборудования и технологий прогресс в исследованиях полимеризации in situ откроет в будущем больше инновационных возможностей в получении полимерных нанокомпозитов. Будет ли эта технология в будущем доминировать в развитии материаловедения и станет ли она основным средством разработки новых материалов?
