用“相似相容”发一篇《Angew》：MOF颗粒在聚合物中的理想分散

　　将纳米材料添加剂分散到聚合物基质中是增强聚合物的机械、电学、光学等性能的有效方法。金属有机骨架（MOF）作为一类新型的多孔材料，其在气体存储、气体分离、催化、传感等领域展现出广阔的应用前景。当与聚合物基质混合时，MOF的多孔性质会深刻影响并改善聚合物的气体传输性能。然而，MOF颗粒的团聚是一大难题，这将直接影响到膜的机械和传质特性。

　　上海科技大学李涛等人报道了一种新的MOF表面改性机理，该机理允许将多种缩合聚合物接枝到MOF表面上。作者首先通过静电吸附，在带正电荷的MOF表面修饰一层带负电荷的金属有机纳米胶囊PgC₅Cu，然后将其与目标聚合物混合，并利用其上的铜开放金属位点可以有效地使MOF /聚合物界面上的聚合物链交联，从而形成均匀的少于10 nm的聚合物涂层。根据“相似相容”的原理，在MOF表面修饰上与基质相同的聚合物后，MOF颗粒在聚合物基质中的分散性得到了极大的改善。该研究以题为“Coating the Right Polymer: Achieving Ideal Metal‐Organic Framework Particle Dispersibility in Polymer Matrixes Using a Coordinative Crosslinking Surface Modification Method”的论文发表在《Angewandte Chemie International Edition》上。

　　文章亮点：

　　（1）作者首次报道了一种通用的修饰方法，可将聚酰亚胺、聚砜、聚碳酸酯和微孔聚合物（PIM-1）修饰到MOF表面。该方法首先利用静电吸附，用一层带负电的金属有机纳米胶囊PgC₅Cu快速修饰到带正电的MOF表面。与聚合物混合并适当加热后，PgC₅Cu上的铜开放金属位点可以在热活化后配位交联表面聚合物上的极性官能团，从而在MOF上固定均匀的聚合物涂层。

　　（2）通过选择合适的聚合物进行修饰，与未改性的MOF或具有不相容的聚合物涂层的MOF相比，MOF的表面性质可以与基体聚合物的表面性质完全匹配，从而在基体中展现出显著改善的分散性。

　　（3）作者定量分析了MOF颗粒之间自由路径间距的分布，并证明了当表面聚合物与基体聚合物匹配时，MOF的分散性不仅在视觉上得到了改善，而且还与理论上预测的理想分散模型完美匹配。

　　作者预计该方法将在许多MOF基聚合物复合材料中找到其应用，因为MOF的分散性是一个十分关键的问题。

　　原文链接：

　　https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202104487

　　来源：高分子科学前沿

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发布时间：2021-05-05 06:46:02 来源：头条网