专利名称：纳米颗粒有机杂交材料(nohm)的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米颗粒有机杂交材料(NOHM)，制备NOHM的方法和包含NOHM的组合物。发明的
背景技术：
有机杂交材料含有有机和无机组分。这些有机和无机组分的存在使材料具有一些不寻常的特性(例如，高模量和高韧性；固有阻燃性；强化的气体阻隔性)。因此，有机杂交材料已经吸引了许多行业的兴趣。然而，有机杂交材料的制造和使用对本领域熟练的技术人员提出了许多挑战，因为这些材料常常表现低分散性、低混合性，以及无机纳米结构与有机聚合物之间的低界面强度。本申请的发明人已经发现了能够克服这些缺陷的纳米级的有机杂交材料。发明概述本发明的第一实施例为一种纳米颗粒有机杂交材料(NOHM)，该材料含有分子量在 100-50, 000g/mol范围内的有机聚合冠(corona)，其中所述有机聚合冠连接到无机纳米颗粒核上，其中所述NOHM显示出类似液体的特性，从而所述NOHM可以自由移动，并且当所述 NOHM处在容器中时其可以以形成该容器形状的方式流动，以及其中所述NOHM所含无机粒子的体积分数(volume fraction) fc在大约0. 05到 0. 75范围内。第二实施例是用于制备NOHM的方法，包括将分子量在100-50000g/mol范围内的有机聚合冠连接到无机聚合冠上，以便获得第一实施例的Ν0ΗΜ。本发明的第三实施例是含有第一实施例的NOHM的组合物。这里提到的“冠”是一种有机聚合物。这里提到的词组“数量级”指的是临界分子量或低于临界值的聚合度在10倍以内可被预估。这里提到的“星形聚合物”指的是具有链结构的聚合物，该链结构由至少数个通过单个节点或多个节点组合在一起的枝状臂构成。这里提到的术语“超支化聚合物”指的是具有以紧凑但不规则的方式连接在一起的多个分支的链结构。这里提到的术语“梳”指的是一种星形聚合物，其具有沿主链均勻分布的多个分支的聚合物链结构。这里提到的“树枝状聚合物”(dendrimer)是一种枝状聚合物。它具有减少分子间链的缠结和结晶的倾向。这里提到的“牛顿流体”(newtonian fluid)指的是一种其流变学特性符合牛顿粘性定律的流体或分散体。在这里，剪切应力与剪切速率成正比，其比例常数为粘度。粘度(“稠度”)是描述流动阻力的术语。高粘度液体在受到剪力(一种促使其移动的力)时相对难以移动，而低粘度流体相对易于流动。粘度和其他流变学特性的测量可以通过使用毛细管或者旋转流变仪来完成，系统的选择取决于拟测试材料的特性和所需的数据。这里提到的术语“剪切”指的是流体在受到机械剪切应力作用时的变形率。这里提到的“剪切应力”指的是引起流体变形所需的每单位面积上的作用力。这里提到的词组“屈服应力”(yield stress)指的是，为了产生结构化流体流而必须超过的作用应力。可以通过先绘制一定范围的剪切率所对应的剪切应力值，并拟合曲线与数据，然后再通过应力轴进行推算的方式来测得大概的屈服应力。应力轴上的交叉点即指向屈服应力。确定屈服应力的替代方法还可以是采用静态的基于叶片的测试方法 (static vane-based test method)。将叶片下降到未被搅动的样品中，然后缓慢地扭转。 样品随着施加应力的增大而弹性变形，直到达到屈服应力为止。在该点处，样品开始明显地流动并且测量到的应力从顶峰开始下降。这里提到的“无规卷曲”指的是一种聚合物构象，其中单体亚单位在仍然保持连接到邻近单元的同时被随机地定向。这不是一种特定的形状，而是高分子群中所有链的形状的统计学分布。构象的名称源于以下想法，即在缺乏特定的稳定交互作用时，聚合物主链将会随机地“尝试”所有可能的构象。许多线性的无支链的均聚物在溶液中或者在高于其熔化温度时呈现(接近)无规卷曲。如果亚单位之间缺乏特定的交互作用，则具有长度不等的单体的共聚物也会以无规卷曲的形式进行分布。部分支链聚合物也可以呈现无规卷曲。这里提到的词组“自溶”指的是不存在溶剂的NOHM溶液。这里提到的“单分散冠”是指多分散指数(polydispersity index)小于1. 3的有机聚合冠。这里提到的“多分散冠”是指多分散指数(PDI)大于1. 3的有机聚合冠。这里提到的多分散指数是用来表示特定聚合物样品中分子量分布情况的单位。多分散指数通过重均分子量除以数均分子量获得。它表示单个分子量在一批聚合物中的分布情况。多分散指数的值可以等于或大于1，但随着聚合物链接近均一链长时，多分散指数也接近于均一。对于一些天然聚合物而言，PDI几乎接近均一。聚合作用的PDI经常表示为PDI = Mw/Mn在该实施例的一个方面中，这里提到的词组“高接枝度”指的是每平方纳米的无机纳米颗粒核上连接有1-10个有机聚合冠分子，优选1到5个有机聚合冠分子。这里提到的“本体聚合”指的是由基本上未经稀释的单体形成聚合物的过程。也可以存在杂质量的溶剂、成膜助剂(coalescents)、塑化剂和/或水。在"Bulk Polymerization “ , Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol.2, pp. 500-514(1989)中给出了进一步的说明，该公开内容通过引用方式并入到本申请中。这里提到的“溶液聚合”指的是一种聚合技术，其中单体以及获得的聚合物两者基本上都溶解在稀释剂(例如有机溶剂、成膜助剂、塑化剂和/或水)中。在"Solution Polymerization “，Encyclopedia of Polymer Science and Engineering，Vol. 15， pp. 402-418 (1989)中描述了该技术，该公开内容通过引用方式并入到本申请中。这里提到的“分散聚合”指的是一种聚合技术，其中单体的聚合至少最初是通过本体或溶液聚合进行，然后再将反应体系乳化或者分散到水介质中。分散聚合也包括这样的聚合反应，即在将本体或溶液聚合体系分散到水介质中之前，聚合已经进行到基本完成或彻底完成的程度。这里提到的“乳液聚合”指的是一种聚合技术，其中单体被乳化到包含水溶性引发剂的水介质中。聚合主要发生在由表面活性剂形成的胶团中而非最初形成的单体液滴中。 后者仅仅用作那些扩散形成胶粒的单体的蓄积体，并对这些胶粒进行溶胀。该机制产生的聚合物颗粒明显小于原始单体液滴。这里提到的“分子量”可以通过使用聚苯乙烯标样的凝胶渗透色谱(GPC)来测定。附图简要说明
图1示出了 NOHM和聚合物电解质的离子导电率与温度倒数的函数关系。圆形fc =0. 2，三角形 fc = 0.沘，菱形 fc = 0. ；35。图2示出了 NOHM的储能和损耗模数(Storage and Loss Moduls)与温度的函数关系，d>=10s-l，应变=1%0图3示出了具有8纳米SiO2核和各种不同类型PEG冠的NOHM电解质的DC离子导电率。图4示出了具有各种不同核化学成分和尺寸的NOHM电解质的DC导电率。图5是具有不同核以及595-725PEG冠的NOHM电解质的瓦尔登图(Walden plot)。图6是MPEG电解质的瓦尔登图。图7示出了 NOHM电解质(填满的符号)和不含LiTFSI的NOHM(开放的符号)的剪切应力、储能和损耗模数，应变扫描ω = 10rad/seco图 8 示出了 SiO2-PDMS NOHM (dp = 18nm ；s ^ 3ηπΓ2)和自由的 / 不受限的 PDMS (Mw ^ 5k)冠的动态储能(G'，填满的符号)和损耗(G"，开放)模数与频率和温度的函数关系。图9示出了储能(G')和损耗(G")模数与剪切应变的相对关系，g代表dp = 18nm 的 SiO2-PDMS Ν0ΗΜ, S ^ 3ηπΓ2，冠 Mw 5k (a) T = 55°C ； (b) T = 25°C ； (c) T = 75°C。图10是示出了以fc = 0. 33的SiO2-MPEG NOHM, IM LiClO4作为电解质的循环伏安(CV)。在室温下采用对称模锁(swage-lock)型(顶部的照片)锂电池以15mV/s的扫描速率进行测量。发明的详细描述我们现在转到第一实施例。该实施例的特征是纳米有机杂交材料(NOHM)，其含有分子量在100-50，000g/mol 范围内的有机聚合冠或者臂，其中有机聚合冠与无机纳米颗粒核共价连接。NOHM所含的无机粒子的体积分数(f。)在大约0. 05到0. 74范围内。NOHM呈现类似液体的特性，从而在没有悬浮溶剂的情况下，NOHM可以自由移动并且当所述NOHM处在容器中时其可以以形成该容器形状的方式流动。换句话说，NOHM为自悬浮的悬浮液形式，其中粒子是松散的并且可以在其散装材料(bulk material)的边界处形成独特的表面。当NOHM被置于容器中时，可选地，可以施加一个等于或者略大于屈服应力的作用力从而使得NOHM形成容器形状。有机聚合冠由单个聚合物片段组成或者可以包括由不同单体形成的多个嵌段。换句话说，本发明的有机聚合冠是均聚物和共聚物。有机聚合冠是线性的、枝状的、超支化的或者梳状的聚合物。对有机聚合冠而言，有用的聚合材料的实例包括但不限于，聚醚、聚酯、聚酰胺、聚硅氧烷、多硫化物、聚磺酸酯、聚磺酰胺、聚巯基酯、聚胺等等。优选的有机聚合冠是碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、顺-1，4-异戊二烯(PI)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙二醇(PEG)、聚环氧乙烷(PEO)、聚氧乙烯(POE)、聚二甲硅氧烷(PDMS)、 聚α-烯烃(PAO)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、PEG-PS 二嵌段共聚物或者它们的组合。有机聚合冠的分子量可以是下述范围中的任意一个100-50，000g/mol ； 100-20, 000g/mol ； 100-10，000g/mol ； 100-5，000g/mol ；250-7，500g/mol ；500-7，500g/mol ；500-5，000g/ mol ；250-2, 500g/mol ；250-1，500g/mol 和 100-2，500g/molo 这些有机聚合冠优选具有 100-1, 000g/mol 的分子量。在该实施例的一个方面中，至少两种不同的有机聚合冠被连接到NOHM的无机纳米颗粒核上。NOHM包括第一有机聚合冠和第二有机聚合冠。例如，第一有机聚合冠选自 EVA、PVC、PEG、PEO, POE, PDMS, PAO 和 PVDF 组成的组，第二有机聚合冠选自 EVA、PVC、PEG、 PE0、P0E、PDMS、PAO和PVDF组成的组。在另外一个实例中，NOHM的无机纳米颗粒核被连接到由PEG组成的第一有机聚合冠和由PEO组成的第二有机聚合冠上。这些类型的NOHM仍然呈现出类似液体的特性，从而在没有悬浮溶剂的情况下，NOHM可以自由移动并且当NOHM 处在容器中时其可以以形成容器形状的方式流动。连接到无机纳米颗粒核链上的有机聚合臂的数量可以在1-750、1-250、250_750、 250-700,350-700或者375-675范围内进行变化。在另一个特征中，有机聚合冠的端基被官能化。有机聚合冠上的官能化基团的实例为硝酰(nitroxy)、烯烃、炔烃、环氧基、环氧乙烷、氯化物、溴化物、胺、磺酸、羟基羧基、 酸酐、氟、磺酸酯、氨基、酰胼基、巯基、碳酸酯、氨基甲酸酯、氯化物、三聚氰酰氯、环氧化物、 酸或者娃氧烧(参见例如，Samuel Zalipsky, Functionalized Poly (ethylene glycol) for Preparation of Biologically Relevant Conjugates,Bioconjugate Chem 9.195,6, 150-1 65，其全部内容通过引用方式并入到本申请)。有机聚合冠通过官能化处理后可以以赋予NOHM某些特性和/或进行进一步的化学反应。NOHM的有机聚合冠被连接到无机纳米颗粒核上并通过下面详细记载的方法制备获得。该实施例的一个方面是NOHM不包含任何离子键，并且有机聚合冠共价连接到无机纳米颗粒核上。多种无机纳米颗粒可以被用作核。纳米颗粒是就其迁移和特性而言表现为整体单元的小物体。纳米颗粒通常在至少一个维度内尺寸为1-1，000纳米(nm)，优选l-500nm，更优选Ι-lOOnm。纳米颗粒具有极高的表面积与体积比，该表面积与体积比为将有机聚合冠连接到纳米颗粒的表面上提供了很多机会。已经构造了由不同尺寸、形状和材料的集合组成并且具有不同化学和表面特性的品种丰富的纳米颗粒。在这方面，多种纳米颗粒可以被用作核，包括多叶纳米颗粒、导电纳米颗粒、中空纳米颗粒、量子质点(quantum dot)、纳米晶体、磁性纳米颗粒、金属纳米颗粒、金属氧化物纳米颗粒和纳米棒。纳米颗粒可以选自各种材料，这些材料包括选自以下材料组成的组的材料金属氧化物(例如 Si02、SnO2> Fe2O3> Fe3O4^ Co3O4、MgO、SrO、BaO、CaO、Ti02、ZrO2、FeO、V2O3、V2O5、 Mn2O3> NiO、CuO, Al2O3, SiO2, ZnO, Ag2O)、金属(例如 Y、Zr、La、Ce、Mg、Sr、Ba、Ca、Ti、Zr、 Fe、V、V、Mn、Fe、Ni、Cu、Al、Si、Zn、Ag、Au、Co)和金属盐。金属氧化物包含氧化物、金属氢氧化物、金属水合氧化物、金属羟基氧化物(oxohydroxides)或者金属羰基过氧氢氧化物(oxoperoxohydroxides)。这还包括可以通过热处理将其转化为相应的金属氧化物的前驱体材料，例如硝酸盐、碳酸盐和醋酸盐。在本发明的另一方面中，无机纳米颗粒核包含5-74% ；50-74% ；5-50% ； 10-35% ； 5-25%和10-25%体积比的Ν0ΗΜ。具有高无机纳米颗粒核成分的NOHM表现出类似于玻璃、 硬蜡和凝胶的特性。具有低的无机纳米颗粒核成分的NOHM通常形成基于粒子的纯粹流体， 其特征在于类似于由分子构筑嵌段组成的牛顿液体的迁移特性(粘性、离子导电性)。该导电性可以通过利用电解质光谱仪从电解质损耗中测出，而粘性则可以通过利用流变仪或者粘度计测量。在这方面，本实施例的另一特征是NOHM所含的无机纳米颗粒核的体积分数(fc) 大于0. 05,0. 1,0. 2或者0. 3。在本实施例的另一特征中，NOHM所含的无机纳米颗粒核的体积分数(fc)在大约0. 05到0. 74之间，优选0. 1到0. 62，更优选大于0. 1到小于0. 52，再更优选0. 1到0. 5。在fc大于0. 1的NOHM中，核开始渗透(也就是呈现出连通性/协同性)可达至宏观量级，但是所连接的有机聚合冠会对核的聚集产生抑制作用。体积分数对粘性的影响可以用Krieger-Dougherty等式表示
rI _ 1 Φ其中η为悬浮液的粘度，Hmraiiuffl是基质的粘度，φ是悬浮液中固体的体积分数，φ· 是悬浮液中固体的最大体积分数，[n]是介质的固有粘度，[n]对于球体而言为2. 5。该相关性显示粘性随体积分数的增大而普遍增长。随着体系中固体体积分数增长粒子通常变得更紧密地堆积在一起，对它们而言变得更难以自由移动；粒子-粒子相互作用增强；并且流动阻力(粘度)增大。当样品的体积分数接近最大值时，粘性急剧增大。在本实施例的另一方面中，有机聚合冠的无规卷曲尺寸与无机纳米颗粒核直径相同，或者在其直径的10%范围内，优选5%范围内，更优选在2. 5%范围内。当所连接的低聚物(冠)的无规卷曲尺寸与无机纳米颗粒核直径尺寸相当时，NOHM显现出出色的抗聚集稳定性并呈现软玻璃状固体的流变学特性。本实施例的NOHM呈现非同寻常的物理特性，例如高的机械模量、硬度、嵌锂效率、 高折射率、大的热容量、高导电/导热率，这些特性通常仅在无机材料中见到并且对NOHM或者包含NOHM的组合物的性能产生可测的影响。我们现在转到第二实施例。第二实施例为制造方法，包括将分子量在100-50，000g/mol范围内的有机聚合冠连接到无机聚合冠上以获得第一实施例的Ν0ΗΜ。在该实施例的一个特征中，有机聚合冠经由共价键连接到无机纳米颗粒核上，并且NOHM不包含任何离子键。本实施例所采用的有机聚合冠可以通过本领域技术人员所知的多种技术制造，这些技术包括散装(bulk)、溶解、分散、乳化、冷凝、阴离子、自由基和活性自由基聚合(例如， 参见Morrison and Boyd, Organic Chemistry，其全部内容通过引用方式并入到本申请)。用于制造第一实施例的NOHM的一种方法是“枝接到”(graft-to)方法，其包括将预先合成的聚合物分子与核上天然存在的或者后来引入的官能团进行反应，其中所述预先合成的聚合物具有可控的分子量(即100-50，OOOg/mol的分子量)并在链的一端或两端带有反应基团(例如参见 Jang, J. ；Ha, J. ；Kim, B. , Synthesis and characterization of monodisperse si 1ica-polyani1ine core — shell nanoparticles. Chemical Communications 2006，1622-1624)。在该方法中，空间排列对聚合物在核上的接枝度起重要作用。例如，在分子的空间排列阻断任何的进一步反应之前，高分子量的聚合物可能仅能够连接到核上的几个位置。在这方面，优选使用低分子量(例如100-50，OOOg/mol)的上述有机聚合冠，因为这种有机聚合冠不会受到那么多分子空间排列的影响，并且将呈现出比高分子量的有机聚合冠更高的接枝度。该方法的主要益处是使聚合物合成具有低多分散指数(PDI)的能力。另一个好处是可以对聚合物的分子量进行控制。例如，通过将具有反应活性的聚合物和无机纳米颗粒分散在同一溶液中来制备 Ν0ΗΜ。例如，包含末端反应官能团(例如，烷氧基硅烷-PEG-0H、烷氧基硅烷-PEG-环氧化物)的有机聚醚聚合物被溶解于水，以形成稀释的聚合物溶液。用水溶液来稀释核颗粒的前驱体，该前驱体之前以水悬液形式储存并用可解离的阳离子(例如Na+或者NH4+)进行稳定。在有机聚合物和无机纳米颗粒表面上的羟基之间形成临时氢键。随后将临时键固化在无机纳米颗粒和有机聚合冠之间，从而形成永久的共价键(例如参见实例1)。图解1示出了该方法如下
权利要求
1.一种纳米颗粒有机杂交材料(NOHM)，其含有有机聚合冠，所述有机聚合冠的分子量在100-50，000g/mol之间并且与无机纳米颗粒核相连接，其中所述NOHM呈现类似液体的特性，从而所述NOHM可以自由移动并且当所述NOHM处在容器中时其可以以形成所述容器形状的方式流动，以及其中所述NOHM所含的无机颗粒的体积分数fc在大约0. 05到0. 75之间。
2.如权利要求1所述的Ν0ΗΜ，其特征在于，所述含有有机聚合冠的有机聚合物的分子量在以下一个范围内100-25, 000g/mol ； 100-15，000g/mol ； 100-10，000g/mol ； 250-7，500g/mol ；500-7，500g/mol ；500-5，000g/mol ；250-2，500g/mol ；250-1，500g/mol ； 100-2，500g/mol ；和 100-1，000g/moL·
3.如权利要求1所述的Ν0ΗΜ，其特征在于，所述有机聚合冠是碳酸乙烯酯(EC)、丙烯碳酸酯(卩0、顺式-1，4-异戊二烯(PI)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚氯乙烯(PVC)、 聚乙二醇(PEG)、聚环氧乙烷(PEO)、聚氧乙烯(POE)、聚二甲硅氧烷(PDMS)、聚-α-烯烃 (PAO)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、PEG-PS 二嵌段共聚物或者它们的组合，并且所述有机聚合冠具有100-10，000g/mol的分子量。
4.如权利要求1所述的Ν0ΗΜ，其特征在于，所述无机纳米颗粒核选自金属盐、金属氧化物和金属组成的组。
5.如权利要求1所述的Ν0ΗΜ，其特征在于，所述无机纳米颗粒核是Si02、SnO2,Fe2O3^ Fe304、Co3O4、MgO> SrO> BaO> CaO> Ti02、ZrO2> FeO、V203、V2O5、Mn2O3、NiO、CuO> A1203、Si02、ZnO、 Ag2O, Mg、Sr、Ba、Ca、Ti、Zr、Fe、V、V、Mn、Fe、Ni、Cu、Al、Si、Zn、Ag、Au、Co 或者它们的混合物。
6.如权利要求1所述的Ν0ΗΜ，其特征在于，所述无机纳米颗粒核选自多叶纳米颗粒、立方体形状的纳米颗粒、导电纳米颗粒、中空纳米颗粒、纳米壳、量子质点、纳米晶体、磁性纳米颗粒、金属和纳米棒组成的组。
7.如权利要求1所述的Ν0ΗΜ，其特征在于，所述NOHM形成稳定的自悬浮的悬浮液。
8.如权利要求1所述的Ν0ΗΜ，其特征在于，所述体积分数fc大于0.10且小于0. 50。
9.一种组合物，其含有如权利要求1-8中任意一项权利要求所述的Ν0ΗΜ。
10.一种电解质，其含有如权利要求1-8中任意一项所述的NOHM和离子掺杂剂。
11.如权利要求10所述的电解质，其特征在于，所述NOHM的有机聚合冠用以下物质掺杂LiCF3S03、LiN (CF3SO2) 2、LiC (CF3SO2) 3、LiC (CH3) (CF3SO2) 2、LiCH (CF3SO2) 2、LiCH2 (CF3SO2)、 LiC2F5SO3^ LiN (C2F5SO2) 2、LiB (CF3SO2) 2、LiPF6, LiClO4, LiKLiBF4, LiSCN, LiAsF6, NaCF3S03、 NaPF6, NaClO4, NaI、NaBF4, NaAsF6, KCF3SO3 > KPF6, KI、L i CF3CO3、NaC IO3、NaSCN、KBF4、Mg (ClO4) 2 和Mg(BF4)2或者它们的组合。
12.如权利要求10所述的电解质，其特征在于，所述有机聚合冠是掺杂有LiC104、 LiPF6, LiCF3S03、LiAsF6或者LiN(CF3SO2)2的聚环氧乙烷或者聚乙二醇冠，并且所述无机纳米颗粒核选自二氧化钛、SiO2, SnO2, Fe203> Fe3O4和Co3O4组成的组。
13.一种充电电池，包括(i)如权利要求10-12中任意一项所述的电解质，(ii)锂金属阳极和(iii)阴极。
14.如权利要求13所述的充电电池，其特征在于，所述充电电池不包含隔离层。
15.一种含有权利要求1-8中任意一项所述的NOHM和分散剂的润滑剂。
16.一种组合物，其含有如权利要求1-8中任意一项所述的第一 NOHM和第二 Ν0ΗΜ，所述第二 NOHM具有不同于所述第一 NOHM的有机聚合冠或者无机纳米颗粒核。
17.一种纳米颗粒有机杂交材料(NOHM)，其含有分子量在100-50，OOOg/mol之间并连接到无机纳米颗粒核上的第一有机聚合冠，以及分子量在100-50，000g/mol之间并连接到所述无机纳米颗粒核上的第二有机聚合冠，其中所述第二有机聚合冠由不同于所述第一有机聚合冠的聚合物组成；其中所述NOHM呈现类似液体的特性，从而所述NOHM可以自由移动并且当所述NOHM处在容器中时其可以以形成所述容器形状的方式流动，以及其中所述NOHM所含的无机颗粒的体积分数fc在大约0. 05至0. 75之间。
18.一种制备NOHM的方法，其包括将分子量在100-50，000g/mol之间的有机聚合冠共价连接到无机聚合冠上从而获得所述Ν0ΗΜ。
19.如权利要求18所述的Ν0ΗΜ，其特征在于，所述含有有机聚合冠的有机聚合物的分子量在以下一种范围内100-25，000g/mol ； 100-15，000g/mol ； 100-10，000g/mol ； 250-7，500g/mol ；500-7，500g/mol ；500-5，000g/mol ；250-2，500g/mol ；250-1，500g/mol ； 100-2，500g/mol 和 100-1，000g/mol。
20.如权利要求18所述的Ν0ΗΜ，其特征在于，所述有机聚合冠为乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙二醇(PEG)、聚环氧乙烷(PEO)、聚氧乙烯(POE)、聚二甲硅氧烷(PDMS)、聚-α -烯烃(PAO)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、PEG-PS 二嵌段共聚物或者它们的组合，并且其中所述有机聚合冠具有100-10，OOOg/mol的分子量。
21.如权利要求18所述的Ν0ΗΜ，其特征在于，所述无机纳米颗粒核是Si02、Sn02、Fe203、 Fe304、Co3O4、MgO> SrO> BaO> CaO> Ti02、ZrO2> FeO、V203、V2O5、Mn2O3、NiO、CuO> A1203、Si02、ZnO、 Ag2O, Mg、Sr、Ba、Ca、Ti、Zr、Fe、V、V、Mn、Fe、Ni、Cu、Al、Si、Zn、Ag、Au、Co 或者它们的混合物。
22.如权利要求19所述的Ν0ΗΜ，其特征在于，所述有机聚合冠为乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙二醇(PEG)、聚环氧乙烷(PEO)、聚氧乙烯(POE)、聚二甲硅氧烷(PDMS)、聚-α -烯烃(PAO)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、PEG-PS 二嵌段共聚物或者它们的组合，并且其中所述有机聚合冠具有100-10，OOOg/mol的分子量。
23.如权利要求20所述的Ν0ΗΜ，其特征在于，所述无机纳米颗粒核是SiO2、SnO2、Fe2O3、 Fe304、Co3O4、MgO> SrO> BaO> CaO> Ti02、ZrO2> FeO、V2O3> V2O5、Mn2O3、NiO、CuO> A1203、Si02、ZnO、 Ag2O, Mg、Sr、Ba、Ca、Ti、Zr、Fe、V、V、Mn、Fe、Ni、Cu、Al、Si、Zn、Ag、Au、Co 或者它们的混合物。
24.如权利要求22所述的Ν0ΗΜ，其特征在于，所述无机纳米颗粒核是SiO2、SnO2、Fe2O3、 Fe304、Co3O4、MgO> SrO> BaO> CaO> Ti02、ZrO2> FeO、V2O3> V2O5、Mn2O3、NiO、CuO> A1203、Si02、ZnO、 Ag2O, Mg、Sr、Ba、Ca、Ti、Zr、Fe、V、V、Mn、Fe、Ni、Cu、Al、Si、Zn、Ag、Au、Co 或者它们的混合物。
25.如权利要求18- 中任意一项所述的方法，进一步包括i)混合水与所述无机颗粒以获得第一混合物；ii)搅拌所述第一混合物；iii)将有机聚合冠与所述无机颗粒的第一混合物进行混合以形成第二混合物；iv)将所述第二混合物添加到所述第一混合物中以获得溶液；ν)搅拌所述溶液5分钟到48小时，和vii)蒸发所述材料以形成所述Ν0ΗΜ。
26.如权利要求18-24中任意一项所述的方法，进一步包括将所述无机核与小分子引发剂进行反应，使得所述引发剂结合到所述核上从而形成核-引发剂分子，以及引发所述有机聚合冠从所述核-引发剂分子开始进行聚合。
全文摘要
一种纳米颗粒有机杂交材料(NOHM)，包含具有在100-50,000g/mol范围内的分子量的有机聚合冠，其中所述有机聚合冠被共价附接于无机纳米颗粒核，所述NOHM呈现类似液体的特性，从而NOHM自由移动并且以NOHM处于容器中时呈现该容器形状的方式流动，并且NOHM具有从大约0.05到0.75的范围内的无机颗粒体积分数(fc)，制造该NOHM的方法和包含所述NOHM的组合物。
文档编号C08L83/00GK102356129SQ201080012186
公开日2012年2月15日 申请日期2010年1月15日 优先权日2009年1月15日
发明者A·M·E·克罗娜, J·L·纽金特, L·A·阿彻尔, L·L·欧雷尼克 申请人:康奈尔大学