由于以丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺为单体制备的功能性聚合物微球具有较好的水溶性、高的反应活性以及在体外较低的毒性，可以被赋予不同的性能如温敏性、磁性和pH值响应性等，已被广泛应用于高效催化、生物工程、药物释放等领域。但是普通聚合物凝胶的力学性能较弱，存在易碎、韧性差等缺点；另外，较慢的响应速率也使普通聚合物凝胶在应用时受到了限制。有机-无机复合凝胶作为一种新型的材料，兼具有聚合物凝胶以及无机纳米粒子的优良特性，如高弹性、高溶胀性、高强度以及退溶胀速率快等。近年来，以SiO2胶体粒子为内核、聚合物为壳层的无机/有机复合微粒受到国内外研究者的普遍关注，最近，有研究者将聚丙烯酰胺接枝到无机纳米微粒上，形成有机/无机复合微球，这种微球既有效地结合了有机材料的柔性和无机材料的刚性，又避免了无机纳米微粒的团聚，可以应用于电学、磁学、热学和光学等领域。本文综述了SiO2/聚丙烯酰胺类杂化材料的最新研究进展。

　　1SiO2/聚丙烯酰胺类聚合物纳米的合成机理

　　由于SiO2粒子表面有大量的羟基，与聚丙烯酰胺类聚合物的相容性较差，常采用吸附层媒介作用、静电相互作用、偶联剂作用制成包覆粒子使用。

　　1.1吸附层媒介作用机理

　　用丙烯酰胺类水溶性聚合物处理SiO2粒子，使其表面形成吸附层，再以它为核进行单体的聚合，可制得聚合物包覆SiO2的复合粒子，使其表面形成吸附层；再以它为核进行单体聚合，制得聚合物包覆SiO2的复合粒子。

　　1.2静电相互作用机理

　　SiO2胶体粒子的表面一般都带电荷 ，在水中可以发生水解反应，反应如式1。

　　-Si-OH+H+→-SiOH2++OH-

　　-Si-OH+H+→-SiO-+H2+H+

　　这样的体系中，无机粒子表面的电位随介质的pH值变化而发生变化。在低pH值时，由于质子的加入SiO2粒子表面带正电荷；在高pH值时，由于羟基的作用，SiO2粒子表面带负电荷。因此只有当无机粒子与其它粒子的电位符号相反时，它们之间才会由于静电作用相互吸引而复合。

　　1.3偶联剂作用机理

　　硅烷偶联剂是一种具有特殊结构的有机硅化合物，它同时具有能与无机材料结合的活性基团和与有机材料结合的活性基团。Arkles根据偶联剂的偶联过程提出了4步反应模型，即：第一步与硅原子相连的SiX基水解，生成Si-OH；第二步Si-OH之间脱水缩合，生成含Si-OH的低聚硅氧烷；第三步低聚硅氧烷中的Si-OH与基材表面的OH形成氢键；第四步加热伴随脱水反应而与基材形成共价键连接。通过硅烷偶联剂可使2种性能差异很大的材料界面偶联起来，从而提高复合材料的性能和增加黏结强度，并获得性能优异、可靠的新型复合材料。2SiO2聚丙烯酰胺类聚合物纳米的合成方法

　　2.1分散聚合法

　　分散聚合法是20世纪70年代由英国ICI公司最先提出，是一种特殊的沉淀聚合法，它是将单体、引发剂、分散剂等溶解在反应介质中形成均相体系，聚合初期形成的聚合物能溶于介质，但当聚合物链长达到一定程度后，聚合物便从反应介质中沉析出来，稳定地分散于介质中，形成类似于聚合物乳液的分散体系。所制得的微球粒径分布窄，且粒径单分散。在分散聚合中，分散剂的选择是分散聚合成败的关键。

　　王云普等人在纳米SiO2的表面引入乙烯基功能基团；然后在H2O/THF的混合溶剂中超声分散；再在交联剂N,N′-亚甲基双丙烯酰胺存在下，于25℃与N-异丙基丙烯酰胺共聚，制得聚N-异丙基丙烯酰胺/纳米SiO2复合水凝胶。发现纳米SiO2的引入改善了聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶在低温时的溶胀性能和高温时对水的释放性能。

　　曹康丽等人用Stober方法制备了单分散SiO2微球，以聚乙烯吡咯烷酮为分散剂，在水醇介质中进行丙烯酰胺的分散聚合，得到聚合物包裹纳米SiO2粒子的复合粒子。并发现微球粒径随着正硅酸盐乙酯(TEOS)、氨水浓度的增加而增大；采用硅烷偶联剂对SiO2微球进行表面处理，处理后微球继续保持单分散性，粒径有所增加；以处理后的SiO2微球为核能得到核壳结构+这种SiO2/PAM核壳微球的粒径大约为163nm，包覆层30nm左右。

　　2.2无皂乳液聚合法

　　传统的乳液聚合产物中残留有乳化剂，降低了产品的纯度和性能；另外，乳化剂造成的环境污染也日益引起人们的关注。因此，聚合体系中不加乳化剂或只加微量乳化剂而实现聚合。无皂乳液聚合技术得到了普遍的重视，其应用范围也日益扩大。

　　殷年伟等人将超声波辐照技术引入到聚合物纳米材料的制备过程，通过超声波产生的分散、活化及引发等作用实现纳米粒子分散的同时进行无皂乳液聚合，制备了丙烯酸丁酯(BA)/丙烯酰胺(AM)/纳米SiO2复合材料。发现采用经丙烯酸丁酯表面改性后的纳米SiO2粒子制成的乳液分散稳定性好；纳米粒子被包裹在乳胶粒中，而且乳胶粒子呈良好的分散状态，基本没有出现胶粒之间的团聚。大多数乳胶粒中有多个黑点，说明胶粒中含有多个纳米粒子，纳米粒子在乳胶粒中呈纳米分布，其大小约在50 nm左右。乳胶粒子的粒径在400-500nm之间，粒径分布较宽。反应过程中初级粒子增长到一定阶段时，为保持稳定，粒子之间发生聚并，也导致乳胶粒径的增大。同时研究了超声波强度、超声辐照时间、单体配比等因素对单体转化率和聚合速率的影响。结果表明，提高超声波强度，延长超声辐照时间以及提高丙烯酰胺在单体配比中的含量，均能提高单体转化率和聚合反应速度。

　　2.3微乳液聚合法

　　微乳液是热力学稳定系统，其液滴小、粒径分布窄及其微异相本质可被用于在分子水平上控制合成粒子的性质，合成出粒径均一性好的纳米粒子，并已成功用于合成金属纳米粒子、金属卤化物、碳酸盐、氧化物等纳米粒子及有机聚合物纳米粒子材料。正硅酸乙酯(TEOS)在非离子型表面活性剂/环己烷/氨水形成的油包水(W/O)型微乳液系统中受控水解，已制得单分散纳米SiO2粒子。

　　仲慧等人首先采用微乳液法合成的具有核-壳结构的Fe3O4/SiO2粒子，再用甲基丙烯酰(3-三甲氧基硅烷)丙酯进行表面改性；接着以交联N-异丙基丙烯酰胺为壳合成了复合的核/壳结构粒子；然后用氢氟酸除去二氧化硅模板核，即形成核壳结构的温敏磁性微球。该微粒具有温敏性，相转变温度为33.0℃。接着仲慧等人采用类似方法制得具有核壳结构的温敏荧光微球。该核壳温敏性荧光纳米粒子同时具有温敏和荧光特性。

　　2.4悬浮聚合法

　　王公正等人采用反相悬浮聚合法合成了丙烯酸(AA)含量不同的/V-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸共聚物P(NIPAM-co-AA)微凝胶，并以其作为微反应器，通过原位外源沉积法制备了一系列微米级、表面具有图案化结构的SiO2-Fe3O4-P(NIPAM-co-AA)磁性复合微球。研究发现，在微球表面进行修饰，可得到表面带有氨基等官能基团的磁性复合材料；用微凝胶模板法制备的表面功能化磁性NH2/SiO2- Fe3O4-P(NIPAM-co-AA)复合微球，具有密度可调节、表面的SiO2易于修饰、生物兼容性良好的和磁响应性等优异性能；微球表面结构、密度可通过改变模板组成、调整SiO2的沉积量等调节；磁响应特性也可通过加磁量来调节；硅烷化的磁性微球可在表面修饰氨基、羟基或巯基等功能基团以用于偶联特异性识别物质、蛋白质或其它配体。预期该微球在温和吸附分离、活性物质担载、吸波减震和分析传感等领域有可能获得重要应用。将这种功能化磁性微球用于识别生物大分子并进一步用于生物医学领域具有重要的意义。

　　2.5原位聚合法

　　J.X Yang等人将N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸共聚物在氨水中溶胀，然后将其作为微反应器，以正庚烷为介质，通过正硅酸乙酯水解和缩合反应将纳米二氧化硅在凝胶表面及内部沉降，以共聚物为核，二氧化硅为壳合成了N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸/SiO2杂化材料，该复合微球的壳由二氧化硅组成，其厚度为300nm，壳的厚度取决于二氧化硅的沉降反应。不同厚度的中空微球是在550℃煅烧4h后得到的。

　　宋锐等人利用原位自由基聚合方法合成了聚丙烯酰胺/纳米SiO2复合凝胶，发现复合材料在凝胶化过程中，不仅存在聚合交联反应，同时内部还可能有氢键的形成或其他一些化学作用。用光学显微镜观察了不同纳米粒子含量的复合凝胶的表面形貌，纳米粒子在凝胶中并没有出现团聚，表面仍为均匀体系。

　　2.6溶液聚合法

　　Kai Zhang等人采用原子转移自由基聚合法在水溶液体系合成了一种新的热敏性二氧化硅/N-异丙基丙烯酰胺杂化材料，该杂化材料具有核/壳结构和温敏性。

　　3结束语

　　采用不同方法制得的SiO2/聚丙烯酰胺复合粒子具有不同的性能如温敏性、磁性和pH值响应性等，因而它被广泛应用于高效催化、生物工程、医药领域，特别是在如药物载体、药物释放、药物缓释、靶向给药等领域。随着SiO2/聚丙烯酰胺复合粒子合成机理和聚合反应研究的不断深化及结构性能的进一步开发，其研究的内涵将不断扩大，应用范围将逐渐拓宽，它对诸多领域的影响和渗透会越来越引人注目。