納米SiO2等功能顆粒具有較強(qiáng)的親水性和自聚性，因而不易在強(qiáng)親油性的單體介質(zhì)和聚合物基體中達(dá)到初級粒子水平的均勻穩(wěn)定分散。這不僅嚴(yán)重地影響了納米顆粒功效的充分發(fā)揮，而且還會(huì)帶來目標(biāo)材料各項(xiàng)性能的明顯劣化。通過偶聯(lián)修飾調(diào)控功能顆粒的親油性、相容性和可反應(yīng)性，被認(rèn)為是解決上述不良影響的有效手段。此外，如果可以把可反應(yīng)性功能顆粒均勻穩(wěn)定分散在單體介質(zhì)中，讓其與單體充分接觸浸潤，則在之后的原位非均相聚合體系中可較容易地實(shí)現(xiàn)對功能顆粒表面接枝狀況、有機(jī)/無機(jī)復(fù)合程度、界面相互作用以及復(fù)合微球結(jié)構(gòu)形態(tài)的有效調(diào)控。因此近年來國內(nèi)外多個(gè)課題組開展了對高分散性SiO2分散液及其復(fù)合材料的研究?？赏ㄟ^對納米SiO2/丁酮分散液的介質(zhì)置換、超聲分散和原位自由基聚合得到了SiO2/PMMA納米復(fù)合材料，切片TEM照片發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料局部區(qū)域有明顯的SiO2聚集特征。Sugimoto等利用特殊的功能單體甲基丙烯酰氧乙基異氰酸酯接枝改性SiO2，發(fā)現(xiàn)這種功能單體對SiO2表面的修飾可明顯提高其在MMA單體中的分散性。還有研究者對Stber法制備的硅溶膠進(jìn)行MPS的偶聯(lián)改性，得到了高分散性的SiO2/有機(jī)溶劑分散液。上述工作主要定位于原位聚合前對SiO2顆粒表面進(jìn)行偶聯(lián)修飾改性這一層面，目前缺乏對可長期穩(wěn)定貯藏的高分散性高無機(jī)含量SiO2/單體分散液進(jìn)行系統(tǒng)性的專門研究。

現(xiàn)以市售納米SiO2/乙醇分散液為原料，通過偶聯(lián)改性、介質(zhì)置換和原位本體聚合等過程，制備具有初級粒子水平均勻穩(wěn)定分散特征的SiO2/單體分散液及其復(fù)合材料。在考察SiO2顆粒表面偶聯(lián)情況基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究MPS偶聯(lián)程度對單體和聚合物基體內(nèi)SiO2分散均勻性和分散穩(wěn)定性的影響。

納米SiO2顆粒在乙醇介質(zhì)中可達(dá)到初級粒子形式的均勻穩(wěn)定分散，但直接通過介質(zhì)置換方式將其分散到強(qiáng)親油性的單體MMA中時(shí)，將不可避免地發(fā)生嚴(yán)重的團(tuán)聚，因而不可制得高分散性的單體分散液。硅烷偶聯(lián)劑MPS可以以低聚物的形式高效穩(wěn)定地偶聯(lián)于SiO2顆粒表面，因而可明顯提高SiO2顆粒親油性及與單體和聚合物基體的相容性。但過多的MPS不但會(huì)在連續(xù)相產(chǎn)生大量6nm左右的自聚小顆粒，進(jìn)而明顯降低MPS的偶聯(lián)效率，而且還會(huì)在SiO2顆粒表面形成不規(guī)則的偶聯(lián)厚層，進(jìn)而帶來SiO2顆粒間小規(guī)模的聚集粘連。因此體系中MPS的用量存在一個(gè)合適區(qū)間，不同粒徑SiO2下偶聯(lián)量與分散程度的關(guān)聯(lián)研究表明，這個(gè)合適區(qū)間主要與MPS在SiO2顆粒表面的表觀偶聯(lián)密度緊密相關(guān)聯(lián)。當(dāng)表觀偶聯(lián)密度為在一定范圍內(nèi)時(shí)，MPS偶聯(lián)完全，SiO2表面改性充分，相應(yīng)的SiO2顆粒在單體和聚合物基體內(nèi)均能達(dá)到初級粒子形式的均勻穩(wěn)定分散，且這種可得到長期穩(wěn)定的高分散性在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)基本不受SiO2含量的影響。由此可制得一系列具有高分散性、高無機(jī)含量、高貯藏穩(wěn)定性的可反應(yīng)性SiO2/單體分散液。(欣然)