互穿网络聚合的聚合物增容方法介绍

互穿网络聚合的混合物被称为互穿聚合物网络(IPNs)，基本概念包含一个假设，即聚合物的联锁环（简称索烃结构）会导致不同聚合物的增容。这种方法的基本概念涉及单体-单体或加上适当的交联添加剂的单体与聚合物的混合物的单相行为。这种方法不需要成分之间的共价键，在聚合过程中会发生相分离，除非聚合物本身是混溶的。由于网络间的反应，高分子链在界面可能会互锁导致机械附着力，如下图所示。生产这种互穿网络聚合物的方法包括，连续互穿网络或同步互穿网络或半互穿网络（即其中只有一个聚合物具有网状结构）。通常在IPN的讨论中还有另一个议题称为热塑性互穿网络，它由互穿网络相构成例如嵌段共聚物，离聚物或结晶性聚合物。

互穿网络的概念

同步互穿网络聚合物涉及两个或两个以上的反应系统的单体或反应性低聚物交联剂，这些系统一般都选择与一个不会干扰或不包含在第二组分反应中的一个组分反应。否则，接枝反应将与增容方法引起的联锁环竞争。同步互穿网络的另一个例子是，在缩合聚合物的存在下如PU自由基聚合物（如聚丙烯酸酯）的反应，PU/PMMA的同步互穿网络聚合物提高了透明度并且只有30%以下的有限相分离PMMA，基于溶血试验得出这个IPN也展现了良好的血液相容性。

N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAc)与PMMA在PU/PMMA互穿网络聚合物的共聚反应延长了聚丙烯凝胶出现后的相分离时间（或转换）相分离所需的PP凝胶，这是我们想要的，因为相互交织的网络结构（索烃结构）是在凝胶后和相分离前产生的。同时对PU/P2EHA同步和顺序互穿网络的形态研究，可以发现域尺寸的差异，与同步聚合或连续聚合相比，顺序的IPNs与PU的聚合先于与丙烯酸酯的聚合，并且得到较小的域尺寸（<20nm)，而前两个中都是P2EHA第一个被聚合（>100nm尺寸）。PU/PS的同步互穿网络构成的亲水性PU基于［聚（四亚甲基同步互穿网络乙二醇醚）和聚（乙二醇）(50/50)］在大气和高压(10⁴MPa)的条件下制备，随着大气压力增加至10⁴MPa，域的大小从200nm下降至10nm，并且成分的T_g也有改变，而乙烯酯/环氧树脂（50/50）的互穿网络是经加入PS，使其与乙烯基酯和脂肪族交联或脂环二胺交联的环氧树脂交联制得的，该IPNs具有单一广泛的T_g，原子力显微镜(AFM)显示了随着T_g的上升，互穿网络结构逐步固化压实。在不饱和PET/环氧树脂互穿网络中也有类似的现象，整个组成的相容性以及韧性均有改善。

顺序互穿网络涉及聚合物网络的合成，其次是一个交联剂和单体聚合的加人。单体A（和交联剂）溶解到第一聚合物网络中。在聚合过程中会发生相分离的现象。但聚合物将被困在第一聚合物的单体中并会希望产生连锁环，从而导致机械增容，不同单体的自由基聚合不能被应用来形成同步互穿网络，因为除非反应比率存在巨大的差异，否则将会发生共聚反应。乙烯基单体在交联乙烯聚合物网络中的膨胀的连续聚合是完全可能的。对于不相容聚合物组成的互穿网络，相分离有可能出现在低交联密度的区域。然而，较高的交联密度则有较小的域尺寸和更多组合的混合，导致部分的相容或甚至全部相容。在PnBA/PBMA和PAvC/PMAC的连续互穿网络聚合物中，增加交联密度可以提高相的相互混合。PU/PS的连续互穿网络，展出在50/50的比例组分的T_g值，但在PU含量高于70%时只有一个 T_g值与PU相似。

半互穿网络涉及交联聚合物和非交联聚合物，互穿网络的这一类的两个变化包括：将单体(s)加入交联网络然后聚合或将单体(s)和交联基加入到一种不交联的聚合物中。半互穿网络包括酚醛树脂与天然橡胶的早期混合物以改善酚醛基体成分的韧性。以硫为添加剂的同步互穿网络也已出现。将工程聚合物(PSF、聚醚枫、PPO、PEI)添加到环氧树脂已被越来越多的人研究，包括半互穿网络分类系统。聚酰亚胺棒状的和自由的互穿网络是由乙烯封端的聚酰亚胺结合棒状（刚性）聚酰亚胺的水溶性前体制备的，在一项关于分子复合材料制备的研究中使用了IPN方法。PS/聚a-甲基苯乙烯(PaMS)共混物在超高分子量的情况下是不相容的，而相近高分子量的嵌段共聚物是单相的。半互穿网络的PS/PaMS是由PS与二乙烯在PaMS存在的情况下的聚合中制备的，由此产生的互穿网络聚合物是相分离的。除了一个低分子量的PaMS和高密度交联PS的情况，这些结果表明，半互穿网络制备方法对促进PS/PaMS共混体系的相容是无效的。