張競(jìng)丹*

（石家莊精英中學(xué)，河北石家莊，050000）

引言

在復(fù)合材料當(dāng)中，有機(jī)—無(wú)機(jī)雜化材料是最引人矚目的。在當(dāng)前時(shí)期，關(guān)于有機(jī)—無(wú)機(jī)雜化材料的研究正在深入展開，并已取得了一定的研究成果。本文主要對(duì)有機(jī)—無(wú)機(jī)雜化材料制備的常規(guī)方法展開深入探析，對(duì)影響材料結(jié)構(gòu)、性能的相關(guān)因素展開詳細(xì)闡述，對(duì)其實(shí)際應(yīng)用予以評(píng)述，以期能夠使得此方面的研究得到進(jìn)一步促進(jìn)。

1 有機(jī)和無(wú)機(jī)的區(qū)別

有機(jī)物的特點(diǎn)：多數(shù)有機(jī)化合物主要含有碳、氫兩種元素，此外也常含有氧、氮、硫、鹵素、磷等。部分有機(jī)物來(lái)自植物界，但絕大多數(shù)是以石油、天然氣、煤等作為原料，通過(guò)人工合成的方法制得。

和無(wú)機(jī)物相比，有機(jī)物數(shù)目眾多，可達(dá)幾百萬(wàn)種。有機(jī)化合物的碳原子的結(jié)合能力非常強(qiáng)，互相可以結(jié)合成碳鏈或碳環(huán)。碳原子數(shù)量可以是1、2個(gè)，也可以是幾千、幾萬(wàn)個(gè)，許多有機(jī)高分子化合物甚至可以有幾十萬(wàn)個(gè)碳原子。此外，有機(jī)化合物中同分異構(gòu)現(xiàn)象非常普遍，這也是造成有機(jī)化合物眾多的原因之一。

有機(jī)化合物除少數(shù)以外，一般都能燃燒。和無(wú)機(jī)物相比，它們的熱穩(wěn)定性比較差，電解質(zhì)受熱容易分解。有機(jī)物的熔點(diǎn)較低，一般不超過(guò)400℃。有機(jī)物的極性很弱，因此大多不溶于水。有機(jī)物之間的反應(yīng)，大多是分子間反應(yīng)，往往需要一定的活化能，因此反應(yīng)緩慢，往往需要催化劑等手段。而且有機(jī)物的反應(yīng)比較復(fù)雜，在同樣條件下，一個(gè)化合物往往可以同時(shí)進(jìn)行幾個(gè)不同的反應(yīng)，生成不同的產(chǎn)物。

無(wú)機(jī)物即無(wú)機(jī)化合物。一般指碳元素以外各元素的化合物，如水、食鹽、硫酸、石灰等。但一些簡(jiǎn)單的含碳化合物如一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸鹽和碳化物等，由于它們的組成和性質(zhì)與無(wú)機(jī)物相似，因此也作為無(wú)機(jī)物來(lái)研究。絕大多數(shù)的無(wú)機(jī)物可以歸入氧化物、酸、堿、鹽四大類。

2 有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料的制備方法

2.1 溶膠-凝膠法(sol-gel)

2.1.1 溶膠-凝膠法皀基本原理

對(duì)溶膠—凝膠法進(jìn)行分析可知，其通常是將金屬烷氧化物 M(OR)z來(lái)當(dāng)作先驅(qū)體，其分子在水解之后就會(huì)產(chǎn)生活性的 OH基，這樣一來(lái)，在縮水或是縮醇反應(yīng)的作用下就會(huì)形成溶膠，此時(shí)就可將其注入到模具當(dāng)中。此外也可通過(guò)浸涂法、旋涂法成膜。在水解縮聚反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行之時(shí)，溶膠所具有的粘度也會(huì)隨之增加，最終會(huì)變成凝膠。在進(jìn)一步陳化、干燥之后，凝膠就會(huì)變成干凝膠。

2.1.2 溶膠-凝膠法制備

將有機(jī)物直接摻入溶膠—凝膠基質(zhì)當(dāng)中，這是對(duì)有機(jī)—無(wú)機(jī)雜化材料進(jìn)行制備之時(shí)最為常用的方法。無(wú)機(jī)先驅(qū)體會(huì)在有機(jī)化合物容易當(dāng)中產(chǎn)生水解縮合，進(jìn)而產(chǎn)生無(wú)機(jī)網(wǎng)，此時(shí)就可將有機(jī)物包埋到無(wú)機(jī)網(wǎng)當(dāng)中，或是將無(wú)機(jī)網(wǎng)浸漬到有機(jī)物溶液當(dāng)中，使得有機(jī)物能夠滲入到凝膠孔隙之中，這樣就可獲得雜化材料。如果是有機(jī)聚合物單體，那么可利用紫外光或是熱來(lái)激發(fā)，使得有機(jī)單體聚合。無(wú)機(jī)氧化物基質(zhì)除了能夠使得燃料在熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性方面切實(shí)提升之外，同時(shí)也會(huì)對(duì)材料所具有的光電性質(zhì)產(chǎn)生影響。

2.2 插入法皀基本原理

一些無(wú)機(jī)化合物有著典型的層狀結(jié)構(gòu)，在這類無(wú)機(jī)物當(dāng)中插入有機(jī)物，這是對(duì)高性能復(fù)合材料進(jìn)行制備的主要方法。比方說(shuō)，蒙脫土、沸石都是2:1型層狀硅酸鹽，其單位晶胞通常是由兩個(gè)硅氧四面體中間夾帶一層鋁氧四面體或鎂氧八面體構(gòu)成。此種四面體、八面體的緊密堆積結(jié)構(gòu)能夠使得高度有序的晶格排列，每一層都是1nm，其剛度是較高的，層間也不滑移。

3 有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料的應(yīng)用

3.1 結(jié)構(gòu)材料

聚合鏈移動(dòng)之時(shí)，無(wú)機(jī)物會(huì)對(duì)其產(chǎn)生一定的限制，進(jìn)而使得雜化材料的模量增大，并具有較高的耐熱性，在力學(xué)性能方面也會(huì)提高很多。此種材料就可用作剎車片、輪胎等。將蒙脫土雜化材料和純環(huán)氧樹脂進(jìn)行比較，其拉伸模量、拉伸強(qiáng)度均要提高很多，能夠達(dá)到25MPa與7.5MPa。

3.2 涂層材料

利用金屬烷氧化物所制成的溶膠是可以方便使用的，通過(guò)浸涂法、旋轉(zhuǎn)法就可制成涂層。Schmidt是將?-縮水甘油醚基三甲氧基硅烷(KH-560)當(dāng)作原料的,通過(guò)溶膠—凝膠法制得的O RM O CER涂層在柔韌性、耐磨性方面是具有優(yōu)勢(shì)的，其能夠用作是透明聚合物的抗磨涂層。如果條件適宜的話，KH-560則會(huì)水解形成-O H使得涂層能夠具有長(zhǎng)期濕潤(rùn)的受控釋放性能。而價(jià)格氟化烷烴鏈引入到ORMOCER涂層當(dāng)中，則可獲得低能涂層。

3.3 光學(xué)材料

將有機(jī)染料摻入到溶膠—凝膠基質(zhì)當(dāng)中，所制備出的材料就會(huì)呈現(xiàn)出一定的光學(xué)性能，而將激光波長(zhǎng)不一的染料摻入到凝膠基質(zhì)當(dāng)中，可使得波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)。比方說(shuō)，將一些有機(jī)染料摻到OR-M O SIL基質(zhì)當(dāng)中，就可得到比CS2大4個(gè)數(shù)量級(jí)的光學(xué)非線性值，DCM染料制成的雜化材料，將有機(jī)染料摻入ORMOSIL基質(zhì)當(dāng)中，所制成的材料可用于激光器、太陽(yáng)光光導(dǎo)管。

3 .4 電學(xué)材料

將PEO插入到蒙脫土、V2 O5 H2 O、Mn PS3、Cd PS3中，得到的雜化材料呈現(xiàn)出顯著的導(dǎo)電率，熱穩(wěn)定性也相對(duì)更高一些，溫度范圍變得更寬。

4 結(jié)束語(yǔ)

在現(xiàn)階，有機(jī)—無(wú)機(jī)雜化材料的受關(guān)注程度有了大幅提升，其應(yīng)用范圍也變得更為廣闊。然而在進(jìn)行材料制備之時(shí)，若想保證材料真正達(dá)到要求確實(shí)較為困難的，制備過(guò)程中必須要對(duì)相關(guān)的反應(yīng)參數(shù)予以切實(shí)管控，反應(yīng)溫度，使用的催化劑、溶劑以及反應(yīng)物相熟數(shù)量等均是不能有絲毫忽視的，同時(shí)還要對(duì)最為合理的反應(yīng)步驟予以明確，對(duì)材料相結(jié)構(gòu)也要精準(zhǔn)控制。在科技水平呈現(xiàn)快速提升狀態(tài)之時(shí)，雜化材料制備的相關(guān)技術(shù)也變得越發(fā)成熟，材料所具有的性能也提高了很多。有機(jī)—無(wú)機(jī)雜化材料除了能夠?qū)o(wú)機(jī)物所具有的力學(xué)、耐熱等方面的性能充分展現(xiàn)出來(lái)之外，同時(shí)也兼具有機(jī)物強(qiáng)度較高，柔性較好的優(yōu)勢(shì)，因此說(shuō)，此種材料在未來(lái)的發(fā)展前景是十分樂(lè)觀的，必將在高科技領(lǐng)域中發(fā)揮出自身的巨大作用。

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