3.4.1互穿高分子材料网络种类
采用乳液聚合的方法可以克服用本体法合成的IPN、 SIN难于加工成型的缺点。 （4）互穿网络弹性体（IEN） 由两种线型弹性体胶乳混合在一起，再进行凝聚， 交联，如此制得的IPN称为互穿网络弹性体，简称为 IEN。 之所以称为互穿网络弹性体，是因为两组分都是弹 性体的缘故。例如利用交叉渗透交联工艺制备的 PU/PMMA互穿聚合物网络弹性体灌浆材料，具有优良 的水下固结及固结后弹性体要求的延伸率。
3.4.1互穿高分子材料网络种类
图3－15 P(AA-co-MMA ) /PEG
④渐变IPN(Gradient IPN):上述分步PIN都是指单体 2对聚合物1的溶胀已达到平衡状态，因此制得的IPN具 有宏观上均一的组成。如果在溶胀到达平衡之前就使 单体2迅速聚合，则从聚合物1的表面至内部，由于单 体2的浓度逐渐减小，因此产物的宏观组成具有一定的 变化梯度--称为渐变IPN。
表3－20 IPN的分类
分类依据 合成方法 网络形态 网络组分数 网络缠结 网络链组成 实际应用
3.4.1互穿高分子材料网络种类
IPN按制备方法可分为分步IPN、同步IPN（SIN）、 胶乳IPN(LIPN)等。 (1)分步IPN 分步IPN是将已经交联的聚合物（第一网络）置入含 有催化剂、交联剂等的另一单体或预聚物中，使其 溶胀，然后使第二单体或预聚体就地聚合并交联形 成第二网络，得互穿聚合物网络。 分步IPN常简称IPN。常见的IPN有聚苯乙烯/聚丙烯 酸酯IPN，聚氨酯/环氧树脂IPN，聚二甲基硅氧烷/ 聚苯乙烯IPN等。

IPN在溶剂中能溶胀不能溶解， 且不能蠕变和流动。 大多数的IPN是两相系统，橡胶 相+塑料相，能产生或者是高抗 冲或者是增强效应，产生哪种效 应依赖于连续相。 图3－14 互穿网络聚合物

3.4 互穿高分子材料网络





IPN的概念可追溯到1951年，而 IPN(interpenetrating polymer networks) 这一名 称是Millar在1960年首先提出的。 从20世纪70年代以来，作为聚合物改性的一个新领 域，IPNs的研究日益受到重视。 在此研究领域代表性人物有美国的Frisch、 Sperling以及乌克兰的Lipatov等。 除美国、俄罗斯之外，日、法、德等国在此领域的 研究也非常活跃。我国在此领域的研究工作起步于 20世纪80年代。 近年来，无论在理论上或实践上IPNs的发展都十分 迅速，并已进入工业规模的应用。
互穿聚合物网络
3.4 互穿聚合物网络
互穿聚合物网络（interpenetrating polymer networks， IPN）是两种聚合物以网络的形式互相 贯穿的聚集态结构，在互穿聚合物网络当中至少有 一种聚合物是合成交联的，另一种聚合物与前一种 聚合物没有共价键结合而是贯穿与前一种聚合物的 网络之中。

3.4.1互穿高分子材料网络种类



①逆IPN(Inverse-IPN)，由于最先合成的IPN是以 弹性体为聚合物1，塑料为聚合物2，因此，以硬聚 合物（塑料）为第一网络、弹性聚合物为第二网络 的IPN，生成的互穿网络聚合物就称为逆-IPN。 ②完全IPN：两种聚合物均是交联聚合物并互相贯穿， 则称为完全IPN。 ③半-IPN(Semi-IPN): 在由两种聚合物形成的网络 中，如果有一种是线型分子，该网络称为半互穿聚 合物网络。例如P(AA-co-MMA ) /PEG半互穿聚合物 网络。
图3-17 邻接接枝型AB-交联聚合物
3.4.1互穿高分子材料网络种类

（b）聚合物2的分子链跨越一个或多个聚合物1的分 子链，形成一系列四官能团的接枝交联键，这称为 接枝交联型，如图3-18所示。
3.4.1互穿高分子材料网络种类
(5)其他 还有一些材料，虽不是纯粹意义上的IPN，但从 结构和制备方法上看，也可归入IPN的范畴。这 主要包括AB-交联聚合物和热塑性IPN。 ① AB-交联聚合物（ABCP）是两种聚合物通过接 枝交联而构成的整体聚合物网络。 （a）聚合物2的两端分别接 枝于聚合物1的两个分子链 上，而形成交联网络，这称 为邻接接枝型，如图3-17所 示。
3.4.1互穿高分子材料网络种类

关于IPN的分类，目前在国际上也不统一，从不同的 角度出发可以有不同的分类方法。可根据IPN的制备 方法和结构形态等进行分类，见表3-20。
类别 分步IPN、同步IPN、胶乳IPN、热塑性IPN 全-IPN、拟－IPN、半-IPN 二组分IPN、三组分IPN 物理缠结IPN、化学交联IPN、接枝型IPN 聚酯型、环氧树脂型、聚氨酯型、聚醚型 阻尼材料、弹性体、涂料、黏合剂、复合材料、功能材料
3.4.1互穿高分子材料网络种类
（2）同步IPN(SIN) 同步法是将两种或多种单体在同一反应器中按各自 聚合和交联历程进行反应，形成同步互穿网络。 当两种聚合物成分是同时生成而不存在先后秩序时， 生成的IPN称为同步IPN，简记为SIN。例如同步互穿 聚合物网络结构的新型化学灌浆材料（PU/EP-IPN）。 （3）胶乳IPN（LIPN） 该技术首先将合物A做为“种子”胶乳，再投入单体 B及引发剂、交联剂，不加乳化剂，先使单体B就地 聚合、交联，生成LIPN，LIPN在组织构构上多具有 核壳结构。
图3－16
EP/PUR的梯度IPN体系，强度与梯度层数的关系
3.4.1互穿高分子材料网络种类


⑤Millar IPN:它是由化学上完全相同的交联聚合物 组成，因此也称为互穿均聚网络聚合物（Homo-IPN）。 在Millar型IPN的形成过程中，形成第二网的单体在 第一网的骨架间聚合，聚合时两层交联网络相互嵌 入 ，这样，除了各网络自身的链段间的相互缠结外， 还有两层网络之间的相互穿入和缠结，从而使IPN的 表观交联度增加，使这类IPN具有较高的弹性模量及 较低的溶胀率。