纳米聚苯乙烯作为一种重要的纳米材料,具有物理和化学性质,在众多领域如生物医药、电子材料、涂料等有着应用前景。然而,其原始的表面性质在一定程度上限制了它的应用范围和性能发挥。因此,表面改性成为提高纳米聚苯乙烯性能的关键手段之一。
表面改性方法
物理吸附:利用静电作用、范德华力等将功能性分子吸附到纳米聚苯乙烯表面。例如,通过将带有正电荷的聚电解质吸附到带负电荷的纳米聚苯乙烯表面,可以改变其表面电荷性质,从而影响其在溶液中的稳定性和分散性。这种方法操作简单,但吸附的分子与纳米聚苯乙烯表面结合相对较弱,在某些条件下可能会发生脱附。
化学接枝:借助化学反应将特定的官能团或聚合物链连接到纳米聚苯乙烯表面。如通过自由基聚合反应,将丙烯酸酯类单体接枝到纳米聚苯乙烯表面,引入亲水性的酯基官能团,提高其亲水性和生物相容性。化学接枝能够形成稳定的化学键合,改性效果较为持久,但反应条件相对苛刻,需要准确控制反应参数。
对表面性质的影响
亲疏水性改变:表面改性可以调整纳米聚苯乙烯的亲疏水性。当接枝亲水性聚合物链时,如聚乙二醇(PEG),纳米聚苯乙烯表面的亲水性大大增强,接触角减小。这使得其在水性环境中的分散性得到改善,减少了团聚现象的发生。相反,接枝疏水性基团则会增加其疏水性,可用于制备特殊的疏水材料或在油性体系中的应用。
表面电荷调控:采用离子型单体进行接枝或吸附离子型物质能够改变纳米聚苯乙烯的表面电荷。表面电荷的改变不仅影响其在溶液中的稳定性,还对其与带相反电荷物质的相互作用产生重要影响。例如,带正电荷的纳米聚苯乙烯表面有利于与带负电荷的生物分子如 DNA 或蛋白质相互结合,可用于生物检测和化合物递送系统中的基因载体或蛋白载体开发。