CN102741297A

CN102741297A - 纳米粒子

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Publication number: CN102741297A
Application number: CN2010800629278A
Authority: CN
Inventors: 崔东勋
Original assignee: Industry Academy Collaboration Foundation of Korea University
Current assignee: Industry Academy Collaboration Foundation of Korea University
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2030-12-20
Also published as: US20110213046A1; CN102741297B; WO2011105690A1; JP2013519783A; US8828542B2

Abstract

纳米粒子可以包括连接至可聚合部分的核，所述可聚合部分可以被聚合、交联或固化。可以将纳米粒子以足以抑制或防止在聚合、交联或固化反应过程中的体积收缩的量和设计包含在用于聚合、交联或固化反应的组合物中。同样，纳米粒子可以与单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物一起被包含在可以反应以形成聚合、交联或固化产物的组合物中。

Description

纳米粒子

技术领域

所描述的技术涉及纳米粒子。

背景

通常，聚合通过使单体分子在化学反应中在一起反应以形成聚合物链而发生。在化合物中，聚合反应经由多种反应机理发生，所述反应机理归因于所反应化合物中存在的官能团和它们固有的位阻效应而复杂地变化。

反应物单体组合物在聚合过程之前一般具有第一体积，并且在聚合之后具有较小的第二体积。虽然不意图由任何特定机理所限制，但是这可能至少部分由于以下原因导致：在单独的单体之间可能存在空体积，并且当单体变得彼此连接在一起时空体积可以减少。类似地，当反应物组合物包含可聚合或可交联的树枝状大分子、低聚物和/或聚合物时，聚合的或交联的聚合物的体积倾向于小于反应物组合物的体积。

聚合和/或交联过程中的这种体积上的减少可以将瑕疵带到多种制备过程中，原因在于尺寸不稳定性。纳米技术、微电子、显示器件等中的多种当前的制备过程依赖于精度，尤其是关于部件之间的放置和间隔，其中尺寸稳定性是重要的。所得到的产品可以具有缺陷、不足，或被认为具有差的工作品质。因此，需要的是具有这样的聚合、固化或交联反应：具有从反应物组合物至最终产品的尺寸稳定性。

发明内容

概述

在一个实施方案中，纳米粒子可以具有核；以及连接至所述核的一个或多个可聚合部分，其中可聚合部分可以被设计为进行聚合、交联或固化反应。在一个实施方案中，纳米粒子可以用于防止在聚合、交联或固化反应过程中体积收缩。纳米粒子可以具有0.1nm至1,000nm的平均直径。

核可以包括纳米粒子、纳米团簇、纳米粉末、单晶、纳米晶体、纳米棒、纳米纤维、纳米杯、核壳粒子，或其组合等。纳米粒子核可以包括以下各项中的一项或多项：聚合物、类脂、脂质体、金属、合金、金属氧化物、陶瓷、复合材料、量子点，或其组合等。核可以包括金、银、铝、铂、钯、铜、钴、铁、镍、锰、钆、钼、二氧化硅、二氧化钛、氧化铁、氧化钴、CoCu、CoPt、FePt、CoSm、NiFe或NiFeCo，或其组合等。核可以包括金、银、铝、二氧化硅或二氧化钛，或其组合等。

在一个实施方案中，一个或多个可聚合部分可以是连接至核的反应性部分，或包括通过连接体连接至核的反应性部分，所述连接体与所述核缔合在一起。连接体可以通过离子、共价、亲水、疏水缔合或任何其他类型的缔合、偶联或键合从而与核缔合在一起的。连接体可以是直链、支链或环状的，取代或未取代的氧化烯(alkylene oxide)；直链、支链或环状的、取代或未取代的亚烷基；取代或未取代的亚芳基；支链、非支链或环状的，取代或未取代的芳基亚烷基；或其组合等。

在一个实施方案中，一个或多个可聚合部分可以被设计为通过参与以下各项而聚合：等离子体聚合、逐步增长聚合、链增长聚合、阳离子加成聚合、阴离子加成聚合、自由基聚合、开环聚合、辐射聚合、化学引发剂聚合、热聚合、齐格勒-纳塔催化剂聚合、肽合成、核苷酸合成、或蛋白质合成，或任何其他用于制备聚合物或交联聚合物的反应。例如，可聚合部分可以是可辐射聚合部分、可自由基聚合部分或可离子聚合部分。

在一个实施方案中，可聚合部分可以由下式表示：

——L-X-Y

其中L表示亚烷基、亚烯基、亚炔基、氧化烯、-(CH₂)λ-O-(CH₂)_m-；X表示单键、-O-、-O-(CH₂)_q-、-O-C(＝O)-、-C(＝O)-O-、-O-T-或-O-T-C(＝O)；Y表不-P或-CH_(3-n)P_n；

其中T表示亚芳基，P表示反应性部分，l和m独立地表示1至20，q表示1至10并且n表示1至3。

在一个实施方案中，P表示(甲基)丙烯酰基、乙烯基、苯乙烯基、环醚基、乙烯醚基、羟烷基、聚氧化亚烷基，或其组合等。

在一个实施方案中，纳米粒子可以具有1至1,000个可聚合部分或者更多，如果可能。

在一个实施方案中，制备所述纳米粒子的方法可以包括：提供所述核；并且将一个或多个所述可聚合部分连接至所述核。所述可聚合部分可以被设计为进行聚合、交联或固化反应。

本公开可以还涉及用于聚合、交联或固化反应的组合物，所述组合物包括能够参与聚合、交联或固化反应的单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物；以及如上所述的纳米粒子，选择所述纳米粒子的所述可聚合部分以使其能够与单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物的可聚合、可交联或可固化官能团反应。可聚合部分可以包含与单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物的官能团相同或不同的化学结构。例如，相对于单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物的总重量，可以以50重量份以下的量包含纳米粒子。

本公开可以还涉及包含如上所述的组合物的聚合、交联或固化材料的产品。该产品可以是粘合剂、压敏粘合剂、硬涂层或密封剂、牙科用组合物、硬塑料、泡沫、记忆泡沫、弹性体或塑性体等。

本公开可以还涉及用于聚合、交联或固化如上所述的组合物的方法：提供具有初始体积的所述组合物；和使单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物与纳米粒子反应以形成具有最终体积的聚合、交联或固化产物，其中最终体积基本上与初始体积相同。因此，最终体积可以是基本上与初始体积相同的，其可以是小于10体积％，小于5体积％，小于1体积％或小于0.5体积％的变化。

以上概述仅是示例性的并且不以任何方式限制。除了上述示例性的方面、实施方案和特征以外，通过参考附图和以下详细描述，其它的方面、实施方案和特征也将变得显而易见。

附图简述

图1显示包含可聚合部分的纳米粒子的示例性实施方案的示意图。

详述

在以下详述中，将参考所附附图，所述附图形成详述的一部分。在附图中，除非上下文另外规定，同样的符号典型地标识同样的部分。在详述、附图和权利要求中描述的示例性实施方案并不意欲是限制性的。在不脱离本文所给出主题的精神或范围的情况下，可以采用其它实施方案，并且可以进行其它变更。将容易明白的是如本文一般地描述的，以及在附图中示例的，可以将本公开方面以各种各样的不同构造排列、替换、组合、分离和设计，所有这些在本文中明确地预期。

本文描述的实施方案涉及纳米粒子，所述纳米粒子包括核，以及连接至所述核的一个或多个可聚合部分。可聚合部分可以被设计为进行聚合、交联或固化反应。在一个实施方案中，可聚合部分可以是连接至核的反应性部分，或包括通过连接体连接至核的反应性部分，所述连接体与所述核缔合在一起。在一个实施方案中，反应性部分可以是用于聚合、交联或固化反应的任何官能团、单体部分、低聚部分、聚合部分等，其以其中它保留进行聚合、交联或固化反应的能力的方式连接至所述核。虽然树枝状大分子、低聚物和聚合物可以涉及到进一步的聚合、交联或固化反应，但是这些整体可以被认为是如本文用于进一步聚合、交联或固化反应的目的所描述的反应性部分，其中这些整体连接至纳米粒子。同样，在本公开中，可聚合部分可以被认为包括可聚合、可交联和可固化部分。同样，在本公开中，聚合可以被认为包括聚合、交联和固化反应。

在一些实施方案中，纳米粒子可以用于防止在聚合、交联或固化反应过程中的体积收缩。因此，本文描述的实施方案可以涉及纳米粒子用于在聚合、交联或固化反应过程中防止积收缩的应用。

在一些实施方案中，一个或多个可聚合部分可以包括通过连接体连接至纳米粒子核的反应性部分，所述连接体可以通过离子、共价、亲水、疏水缔合或任何其他类型的缔合、偶联、键合等与核缔合在一起。连接体可以包括，但是不限于，直链或支链或环状的、取代或未取代的氧化烯，直链或支链或环状的、取代或未取代的亚烷基，取代或未取代的亚芳基，支链或非支链或环状的、取代或未取代的芳基亚烷基，或其组合等。

在一个实施方案中，纳米粒子可以被包括在用于与单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物进行聚合反应的组合物中，以使得纳米粒子与单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物反应以形成聚合、交联或固化产物。纳米粒子可以包括化学结构与单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物相同或相容的反应性部分。同样，组合物可以被制备为包含足够量的纳米粒子以便在聚合、交联或固化反应之前具有第一体积，并且在聚合、交联或固化反应之后可以提供具有基本上与第一体积相同的体积的聚合、交联或固化产物。因而，聚合可以被认为是恒体积聚合，因为该方法抑制了或阻止了体积收缩。例如，聚合、交联或固化的体积可以是基本上与初始体积相同的体积，其可以以体积是小于10％，小于5％，小于1％或小于0.5％的变化。因此，聚合、交联或固化产物如粘合剂、压敏粘合剂、硬涂层或密封剂、牙科用组合物、硬塑料、泡沫、记忆泡沫、弹性体或塑性体等可以具有基本上与聚合反应之前的组合物相同的体积。

恒体积聚合的方法可以提供制备工艺过程中的尺寸稳定性。例如，微电子器件或显示器件可以利用在部件或元件之间的可光固化密封剂和/或粘合剂。在非恒体积聚合的情况下，在这种光可固化密封剂通过光照射固化之后，产品的体积可以由初始体积减小以使得粘合或尺寸稳定性差并且不适宜，尤其是考虑其中元件的准确位置是重要的或需要的器件。因此，恒体积聚合的方法可以通过用于聚合、交联或固化反应的组合物中纳米粒子的存在避免收缩。

这种可聚合纳米粒子可以包括可以连接至可聚合部分如乙烯基、环氧、氧杂环丁烷或其他可聚合基团的任何纳米粒子。可聚合纳米粒子可以与能够与纳米粒子的反应性部分反应的相容的单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物混合。单体中的反应性基团可以开始聚合，并且大末端反应性物种可以通过纳米粒子的表面上的反应性部分进行增长。因为纳米粒子的恒定体积和聚合物相对于纳米粒子的体积布置，可以减少任何自由体积压制行为。

纳米粒子可以是具有大约0.1nm至大约1,000nm的范围内的平均直径的任何粒子。在一个实施方案中，纳米粒子可以具有以下范围内的平均直径：大约1nm至大约950nm、大约1nm至大约900nm、大约1nm至大约850nm、大约1nm至大约800nm、大约1nm至大约750nm、大约1nm至大约700nm、大约1nm至大约650nm、大约1nm至大约600nm、大约1nm至大约550nm、大约1nm至大约500nm、大约1nm至大约450nm、大约1nm至大约400nm、大约1nm至大约350nm、大约1nm至大约300nm、大约1nm至大约250nm、大约1nm至大约200nm、大约1nm至大约150nm、大约1nm至大约100nm、大约1nm至大约90nm、大约1nm至大约70nm、大约1nm至大约50nm、大约1nm至大约30nm、大约1nm至大约20nm、大约1nm至大约10nm或大约1nm至大约5nm。在另一个实施方案中，纳米粒子可以具有以下平均直径：大约0.1nm、大约0.5nm、大约1nm、大约2nm、大约3nm、大约5nm、大约10nm、大约20nm、大约30nm、大约40nm、大约50nm、大约60nm、大约70nm、大约80nm、大约90nm、大约100nm、大约200nm、大约300nm、大约400nm、大约500nm、大约600nm、大约700nm、大约800nm、大约900nm或大约1,000nm。

图1显示了纳米粒子的示例性实施方案的示意图。参看图1，纳米粒子1包括核10和可聚合部分20。在一个实施方案中，可聚合部分20可以包括参与聚合、交联或固化反应的反应性部分40。在一个实施方案中，可聚合部分20可以包括反应性部分40和连接至核10的连接体30。

核10可以由多种纳米材料形成并且可以是多种形状、硬度或其他特征。核可以是以下形式：纳米粒子、纳米团簇、纳米粉末、单晶、纳米晶体、纳米棒、纳米纤维、纳米杯、核壳粒子等。纳米粒子可以是刚性的、可延展的、球形的、多面体的、无定形的等。纳米材料可以选自：聚合物、类脂、脂质体、金属、合金、金属氧化物、陶瓷、复合材料、量子点等。

材料的实例可以包括金属、氧化物或合金材料。金属可以是碱金属、碱土金属、过渡金属、过渡后金属、镧系元素、锕系元素等。

碱金属：锂、钠、钾、铷、铯和钫。碱土金属：铍、镁、钙、锶、钡和镭。过渡金属：锌、钼、镉、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、钇、锆、铌、锝、钌、铑、钯、银、铪、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金、汞、和Uub(Ununbium)。过渡后金属：铝、镓、铟、锡、铊、铅、铋、Uut(Ununtrium)、UUq(Ununquadium)、Uup(Ununpentium)和Uuh(Ununhexium)。镧系元素：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥。锕系元素：锕、钍、镤、铀、镎、钚、镅、锔、锫、锎、锿、镄、钔、锘和铹。这些元素中的一些对于某些应用可能更适宜。其他元素，如放射性元素可能在用于制备放射性聚合物的纳米粒子中有用。

合金可以由任何组合、量或比例的金属制备。实例可以包括：CoCu、CoPt、FePt、CoSm、NiFe、NiFeCo等。

氧化物可以由合适的金属制备。实例可以包括二氧化硅、二氧化钛、氧化铁、氧化钴等。

在一个实施方案中，核可以包括金、银、铝、铂、钯、铜、钴、铁、镍、锰、钆、钼、二氧化硅、二氧化钛、氧化铁、氧化钴、CoCu、CoPt、FePt、CoSm、NiFe或NiFeCo，或其组合等。在另一个实施方案中，核可以包括金、银、铝、二氧化硅或二氧化钛，或其组合等。

对用于制备核的方法没有限定，并且可以采用本领域中使用的任何传统方法。在一个实施方案中，核可以通过研磨方法制备。在研磨方法中，将大或微尺度的粒子在不同研磨工具如球磨机、行星式球磨机或其他尺寸减小机械中打磨。惰性气体冷凝，其中将金属在真空室中蒸气化并且之后用惰性气体流过冷；过冷的金属蒸气冷凝为纳米尺度的粒子。在再另一个实施方案中，核可以通过如下制备。

本领域技术人员将理解，对于本文所述的这个和其他过程和方法，过程和方法中表现出的功能可以以不同的顺序实现。此外，列出的步骤和操作仅作为实例提供，并且一些步骤和操作可以是任选的，被组合为较少的步骤和操作，或者被扩展成附加的步骤和操作而不有损于所述的实施方案的本质。

核10可以通过多种相互作用、键接或偶联与可聚合部分20缔合。例如，核和可聚合部分可以通过离子相互作用、氢键键合、疏水相互作用、亲水相互作用、共价键联或任何其他化学缔合方式缔合。

可聚合部分20可以包括可以提供与核10的缔合的连接体30。连接体30可以是具有与核10缔合并且将反应性部分40延长离开核10的能力各种不同类型中的任何。连接体可以是烃(例如，烷基)、聚合物的、多肽、多核苷酸等。聚合物连接体可以包括星型聚合物、梳型聚合物、刷型聚合物、梯型物和树枝状大分子。连接体可以是均一的、连续的、直链的、支链的或分段的以使得每个片段在将反应性部分与核分隔时具有单独的特性和/或官能性。可以将分段的连接体设计为自形成的多种类似于蛋白质折叠、类脂缔合等的三维构象。例如，单独的片段可以是离子的、阳离子的阴离子的、亲水的、疏水的或其他性质，以及它们的组合。

反应性部分可以包括能够参与聚合、交联或固化反应的任何类型的官能团或单体部分。官能团或单体部分可以能够参与等离子体聚合、逐步增长聚合、链增长聚合、阳离子加成聚合、阴离子加成聚合、自由基聚合、开环聚合、辐射聚合、化学引发剂聚合、热聚合、齐格勒-纳塔催化剂聚合、肽合成、核苷酸合成、蛋白质合成，或其他。官能团或单体部分可以在具有或不具有催化剂的情况下参与聚合。例如官能团或单体部分可以包括烯烃、羰基、甲醛类、甲醛水合物类等。

在另一个实施方案中，可聚合部分20可以是可辐射聚合部分。如本文所使用的术语“辐射”包括，但是不限于，电磁辐射如微波、红外辐射、紫外(UV)辐射、X射线和γ射线；以及粒子束如α-粒子束、质子束、中子束和电子束。

在再另一个实施方案中，可聚合部分可以是可自由基聚合部分或可离子聚合部分。可自由基聚合部分可以是(甲基)丙烯酰基、乙烯基、苯乙烯基等。可自由基聚合部分可以是乙烯基或(甲基)丙烯酰基。如本文所使用的术语“(甲基)丙烯酰基”是指丙烯酰基和甲基丙烯酰基。

在一个实施方案中，可聚合部分可以是环醚基、乙烯醚基、羟烷基、聚氧化亚烷基等。如本文所使用的术语“环醚”包括，但是不限于，环氧部分、脂环环氧部分和氧杂环丁烷部分。如本文所使用的术语“脂环环氧部分”包括，但是不限于，环氧环烷基，如3，4-环氧环戊基或3，4-环氧环己基。在另一个实施方案中，可离子聚合部分可以是环醚基或乙烯醚基。

在以上可聚合部分中，烷基可以是具有1至20个碳原子，1至16个碳原子，1至12个碳原子，1至8个碳原子或1至4个碳原子的烷基。在另一个实施方案中，烷基可以是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基。在一个实施方案中，烷基可以具有直链或支链的，或环状或无环的结构。

在以上可聚合部分中，亚烷基可以是具有1至20个碳原子，1至16个碳原子，1至12个碳原子，1至8个碳原子或1至4个碳原子的亚烷基。在另一个实施方案中，亚烷基可以是亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基或亚己基。在一个实施方案中，亚烷基可以具有直链或支链的，或环状或无环的结构。

在一个实施方案中，可聚合部分可以由下面的式1表示：

[式1]

——L-X-Y

其中L表示亚烷基、亚烯基、亚炔基、氧化烯、-(CH₂)_λ-O-(CH₂)_m-；X表示单键、-O-、-O-(CH₂)_q-、-O-C(＝O)-、-C(＝O)-O-、-O-T或-O-T-C(＝O)-；并且Y表示-P或-CH_(3-n)P_n，其中T表示亚芳基，P表示反应性部分，l和m独立地表示1至20，1至15，1至10或1至5，或者甚至1、2、3、4或5；q表示1至10或1至5，或者甚至1、2、3、4或5；并且n表示1、2或3。

本文使用的术语“单键”是指其中在“L”与“Y”之间没有元素的情况，即，“L”和“Y”直接相连。

本文使用的术语“亚芳基”是指衍生自芳族烃的二价基团。在一个实施方案中，芳族烃可以具有6至22个成环原子(ring-membered atoms)，6至18个成环原子，6至14个成环原子或6至10个成环原子。在另一个实施方案中，芳族烃可以是苯、萘、蒽等。多环亚芳基可以包括多于22个环原子。亚芳基可以是取代或未取代的。

在上面的式1中，亚烷基、亚烯基、亚炔基或氧化烯可以包括具有1至20个碳原子，1至16个碳原子，1至12个碳原子，1至8个碳原子或1至4个碳原子的任何碳链。例如，亚烷基可以是亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基或亚戊基。亚烷基、亚烯基、亚炔基或氧化烯可以具有直链或支链的，或者环状或无环的结构。亚烷基、亚烯基、亚炔基或氧化烯可以是取代或未取代的。

在上面的式1中，氧化烯可以由-(A-O)_p-或-(O-A)_p-表示，其中A表示亚烷基，并且p在1至10、1至8、1至6、1至4或1至2的范围内。

在上面的式1中、X可以是单键、-O-、-O-(CH₂)_q-、-O-C(＝O)-、-O-T-或-O-T-C(＝O)-，其中T表示亚苯基或亚萘基，并且q表示1至4。

在上面的式1中，P可以是反应性部分如可辐射聚合部分、可自由基聚合部分、可离子聚合部分等。例如，反应性部分可以包括(甲基)丙烯酰基、乙烯基、苯乙烯基、环醚基、乙烯醚基、羟烷基或聚氧化亚烷基。在再另一个实施方案中，P可以是(甲基)丙烯酰基、乙烯基、苯乙烯基、环氧基、氧杂环丁烷基或乙烯醚基。

在一个实施方案中，可聚合部分可以由至少一个取代基如“n”个取代基取代。取代基可以是氢、卤素或烷基，或者芳基。

在一个实施方案中，纳米粒子可以具有尽可能多的可聚合部分，或者按所需任何较小的数目，只要存在1个可聚合部分即可。例如，纳米粒子可以包含1至1,000、1至900、1至800、1至700、1至600、1至500、1至400、1至300、1至200或1至100个可聚合部分。在另一个实施方案中，纳米粒子可以包含4至70、4至50、4至30、4至20或4至10个可聚合部分。在再另一个实施方案中，纳米粒子可以包含16至70，16至50，16至30或16至20个可聚合部分。在再另一个实施方案中，纳米粒子可以包含4、7、10、13、16、19、21或24个可聚合部分。

对用于制备纳米粒子的方法没有特别地限定。在一个实施方案中，纳米粒子可以是通过以下方式制备：提供核；并且将一个或多个可聚合部分连接至核。在一个实施方案中，可以将可聚合部分通过以下方式连接至核：使核和由下面的式2表示的化合物在合适的介质中接触。

[式2]

Q-L-X-Y

其中Q表示能够与核的表面形成键或相互作用的部分，并且L、X和Y与式1中所描述的相同。

在上面的式2中，能够与核的表面形成键或相互作用的部分的种类没有特别地限定，并且可以考虑到核的种类而选择。例如，所述部分可以是，但是不限于，硫醇(HS)、羧基(COOH)、羟基(OH)、氰基(CN)、卤素、被卤素取代的烷基等。当核是金属或合金材料如金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)或钯(Pd)时，Q可以是硫醇(SH)或氰基(CN)。同样，当核是氧化物如二氧化硅或二氧化钛时，Q可以是羟基(OH)、羧基(COOH)或卤素如溴(Br)。

核与由式2表示的化合物在其中接触的介质的种类没有限定，并且可以包括足以维持反应的任何溶剂。介质可以是醚如丁基醚、己基醚、辛基醚或癸基醚；杂环如吡啶或四氢呋喃；芳族化合物如甲苯、二甲苯、均三甲苯或苯；亚砜如二甲亚砜；酰胺如二甲基甲酰胺；醇如辛基醇或癸醇；烃如戊烷、己烷、庚烷、辛烷、癸烷、十二烷、十四烷或十六烷；或水性介质如水。

在一个实施方案中，核与由式2表示的化合物之间的接触可以在大约10℃至200℃，或大约25℃至150℃的温度下进行。

在一个实施方案中，核与由式2表示的化合物之间的接触可以进行大约1小时至40小时，或大约6小时至24小时。

本领域技术人员将明白，对于本文所述的这个和其他过程和方法，过程和方法中出现的功能可以以不同的顺序实现。此外，列出的步骤和操作仅作为实例提供，并且一些步骤和操作可以是任选的，被结合成较少的步骤和操作中，或者被扩展成附加的步骤和操作而不有损于所述的实施方案的本质。

在一个实施方案中，纳米粒子可以在反应性组合物中与用于聚合、交联或固化反应的单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物组合。单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物可以具有与可聚合纳米粒子中的可聚合部分相同的结构或官能团，或者它可以具有不同的但相容的结构或官能团。同样，试剂盒(kit)可以以可混溶形式包含彼此分开的纳米粒子和单体。试剂盒还可以包含纳米粒子或者单体分开的或者在一起的聚合催化剂、促进剂或加速剂(accelerated)。

例如，可聚合单体可以包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丙酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸十八烷醇酯、丙烯酸烯丙酯、二丙烯酸甘油酯、三丙烯酸甘油酯、二丙烯酸乙二醇酯、二甘醇二丙烯酸酯、三甘醇二甲基丙烯酸酯、二氨基甲酸乙酯二甲基丙烯酸酯、1，3-丙二醇二丙烯酸酯、1，3-丙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1，2，4-丁三醇三甲基丙烯酸酯、1，4-环己二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、山梨糖醇六丙烯酸酯、双酚的二缩水甘油基甲基丙烯酸酯(“双GMA”)、双[1-(2-丙烯酰氧基)]-对-乙氧基苯基二甲基甲烷、双[1-(3-丙烯酰氧基-2-羟基)]-对-丙氧基苯基二甲基甲烷、三羟乙基-异氰脲酸酯三甲基丙烯酸酯、分子量200-500的聚乙二醇的双-丙烯酸酯和双-甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯化单体的可共聚混合物、以及可共聚丙烯酸酯化低聚物、烯键式不饱和的单体的磷酸衍生物、羧酸衍生物、乙烯基化合物、苯乙烯、邻苯二甲酸二烯丙酯、琥珀酸二乙烯酯、己二酸二乙烯酯、邻苯二甲酸二乙烯酯或其他单体。此外，如果需要可以使用这些可聚合单体的两种以上的混合物。然而，应该认识到这不是可聚合单体的穷举性列举，并且可以根据本公开使用其他可聚合单体。

在一个实施方案中，纳米粒子可以被包括在具有足以进行聚合反应的单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物的组合物中。可以将组合物保持在条件中并且与任何其他聚合试剂一起保持，使得在组合物内的纳米粒子与单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物之间发生聚合。进行反应以使得纳米粒子；单体，树枝状大分子，低聚物或聚合物；和任何其他试剂或溶剂的量或比例具有初始体积V1和最终体积V2。V1和V2可以是相同的以使得体积在反应过程中不变化。同样，V1和V2之间的变化可以是可忽略的或足够小的量，以使得聚合反应可以应用于这样的应用：其中最终聚合物可以按所需发挥功能并且可以是认为在合理的标准差之内。例如，在某些情况下，可能需要的是从V1至V2的变化小于10％，小于5％，小于1％或者，小于0.1％。因此，纳米粒子可以用于抑制或防止在聚合方法过程中的体积收缩。

当聚合过程在如上所述的纳米粒子的存在下进行时，反应可以在单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物的官能团之间以及在单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物的官能团与纳米粒子的可聚合部分之间同时发生，并且从而可以抑制或避免体积收缩。

可以选择纳米粒子中含有的可聚合部分以便能够与单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物的可聚合、可交联或可固化官能团反应。在一个实施方案中，纳米粒子的可聚合部分可以具有与单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物的官能团相同的化学结构。

在以上组合物中，单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物的种类没有特别地限定，并且可以考虑聚合过程选择。可以选择单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物以足以与纳米粒子如在辐射聚合过程、自由基聚合过程或其他聚合过程中反应。

在一个实施方案中，自由基聚合过程可以由在刚好高于室温的温度能够以下各项引发：被分解(being broken down)为两个自由基的特定化合物，如有机过氧化物或偶氮化合物；在光的影响下进入激发态或与其他分子反应形成自由基的光敏分子；或者在反应的过程中转移一个电子的氧化还原体系。

典型地，自由基聚合需要引发剂以产生自由基。通过暴露至光、热或化学品，多种类型的引发剂可以产生自由基。引发剂化合物被以引发或促进聚合或交联的速率的有效量提供至组合物中。

光引发剂是当暴露至具有特定波长的光时将产生自由基的一组化合物。因而，可以取决于将引发聚合的光的波长选择不同的光引发剂。光引发剂的实例可以包括二苯甲酮、苯偶姻、9，10-菲醌、二乙酰、糠偶酰、茴香偶酰、4，4′-二氯偶苯酰、4，4′-二烷氧基偶苯酰、苯基丙烷二酮、酰基氧化膦、莰醌，它们的衍生物等。光聚合可以例如通过用具有约400nm至约500nm的波长的光照射引发。

热引发剂可以在热固化体系中使用。一些热引发剂可以由低于150℃的温度活化。热引发剂的实例可以包括过氧化叔丁基、过氧化二苯甲酰、过氧化二月桂酰、过辛酸叔丁酯、过苯甲酸叔丁酯等。

另一方面，在特定应用中，可以使用典型地作为产生自由基的至少两个共引发剂的体系的化学引发剂引发聚合。这些化学引发剂体系使用反应性对，例如，过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰或过氧化二苯甲酰与N，N-二甲基-对甲苯胺、N，N-二羟乙基-对甲苯胺以及其他类似的胺组合。备选地，可以使用包括光引发剂、热引发剂和/或化学引发剂的组合体系。

引发剂的浓度可以依赖于纳米粒子的浓度以及单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物。此外，引发剂的浓度可以依赖于引发剂的类型。例如，反应性组合物可以按以下范围包含引发剂：约0.001重量％至约5重量％，约0.01重量％至约2.5重量％，或约0.1重量％至约1重量％。然而，引发剂的浓度可以依赖于引发剂的类型和/或树脂的类型以及的组合物和最终产品的所需性质而变化。

在另一个实施方案中，单体可以是在离子聚合过程如阳离子聚合过程中使用的一类。在离子聚合过程中，聚合物链的增长可以通过一个或多个单体与聚合物链上的一个或多个反应活性部位之间的一个或多个反应进行，其中在每个增长步骤的结尾重新产生一个或多个反应活性部位。

在以上组合物中，纳米粒子的量没有特别地限定，并且可以考虑反应的类型、所需产品等确定。对于特定聚合足以抑制或防止体积收缩的纳米粒子的量或比例可以使用本文所描述的和/或本领域所知的标准测试确定。反应组合物可以包含以重量计或以体积计小于50％，小于25％，小于10％，或小于5％或小于1％的反应组合物。例如，可以以以下量包含纳米粒子：相对于单体的总重量，大约20重量份以下，大约15重量份以下，大约10重量份以下，大约5重量份以下，或大约3至5重量份，或者相对于单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物的总重量，或者全部反应组合物的总重量，大约3重量份或大约2重量份。

在某些情况下，它可以有益地具有高的量，如超过50％，并且可能超过75％；然而，这可能导致溶胀和体积上的增加。在某些情况下，它可以有益地引起体积上的增加，并且从而纳米粒子可以以引起溶胀或体积扩大的量使用，用于1％，高达10％，高达25％，或50％的增加。甚至可以在用于溶胀的约100％纳米粒子中进行反应。

在一个实施方案中，用于聚合、交联或固化反应的组合物还可以包含在每个反应中可以使用的传统添加剂，如引发剂、链转移剂、抑制剂、稳定剂、交联剂、固化剂等。

在一个实施方案中，包含组合物的聚合材料的产品可以通过用纳米粒子与单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物进行聚合反应获得。该产品可以是聚合物、塑料、粘合剂等通常相关联的任何坚硬的刚性的结构，或可弯曲的挠性结构。

在一个实施方案中，产品可以是粘合剂、压敏粘合剂、硬涂层、密封剂、牙科用组合物、硬塑料、泡沫、记忆泡沫、弹性体、塑性体等。

此外，纳米粒子可以包含被设计为进行交联或固化反应的反应性部分。因而，交联或固化可以用纳米粒子以类似于聚合的方式进行，以便抑制或防止交联或固化体积收缩。例如，在某些情况下，具有反应性基团的纳米粒子可以与其自身交联。在另一个实例中，纳米粒子可以与其他物质如聚合物交联。交联反应可以包括具有反应性基团的纳米粒子和交联剂。

定义

如本文所使用的术语“自由基聚合过程”是指其中聚合物链的反应性中心由自由基构成的聚合反应类型。

如本文所使用的术语“离子聚合过程”是指其中动力学链传递体是离子或离子对的链聚合反应类型。

如本文所使用的，术语“烷基”或“脂族”可以指烃基部分，如烃基，其可以是直链或支链的，饱和的或不饱和的，和/或取代或未取代的，其在骨架中具有二十个以下碳。脂族基团可以包含是直链、支链、环状和/或杂环的并且含有官能团如醚、酮、醛、羧酸酯等的部分。示例性脂族基团包括但是不限于以下各项的取代和/或未取代的基团：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基，更高碳数的烷基等，以及2-甲基丙基、2-甲基-4-乙基丁基、2，4-二乙基丙基、3-丙基丁基、2，8-二丁基癸基、6，6-二甲基辛基、6-丙基-6-丁基辛基、2-甲基丁基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2-乙基己基等。术语脂族或烷基还包括烯基，如乙烯基、烯丙基，芳烷基和炔基。

烷基或脂族基中的取代可以包括脂族部分中可以允许的任何原子或基团，包括但是不限于卤素、硫、硫醇、硫醚、硫代酯、胺(伯、仲或叔)、酰胺、醚、酯、醇、氧等。脂族基团举例来说还可以包括变体如偶氮基、酮基、醛基、羰基、羧基、硝基、亚硝基或腈基、杂环如咪唑、肼基或羟氨基、异氰酸酯或氰酸酯基，以及含硫基团如亚砜、砜、硫醚和二硫醚。此外，当恰当或可能时取代可以经由单键、双键或三键。

此外，脂族基团也可以含有杂取代，其为碳原子被杂原子如氮、氧、磷或硫的取代。因此，包含取代的脂族的连接体可以具有包含碳、氮、氧、硫、亚磷等等组成的骨架。杂环取代是指具有一个或多个杂原子的烷基环。杂环部分的实例包括但是不限于吗啉代、咪唑、四氢呋喃和吡咯烷基。

“亚烷基”是指直链或支链的饱和二价烃基。亚烷基的实例包括，但不限于：亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基等。

“亚杂烷基”是指如上描述的亚烷基链，其中一个或者多个C-原子在所有情况下被杂原子替换，所述杂原子相互独立地选自包括氧、硫和氮(NH)的组。亚杂烷基可具有1、2或3个杂原子，特别是一个杂原子，作为一个或多个链成员，所述杂原子选自包括氧、硫和氮(NH)的组。亚杂烷基可以是2至20元的，或者2至12元的，特别是2至6元的，并且更特别的是2或3元的。任何亚烷基可以是亚杂烷基。

“亚烷基氧基(alkyleneoxy)”是指由式-(亚烷基)-O-表示的二价基团，并且包括，例如亚甲氧基、亚乙氧基、亚丙氧基、二亚甲基二氧基等。连接基团可以包括亚烷氧基。

“亚烷二氧基”是指由式-O-(亚烷基)-O-表示的二价基团，并且包括，例如，亚甲二氧基、亚乙二氧基、亚丙二氧基、二亚甲基二氧基等。连接基团可以包括亚烷二氧基。

如本文所使用的，术语“芳基”或“芳族”意指这样的分子：其中电子自由环绕圆形或环状排列的原子，所述原子交替地以单键和双键彼此键接。更适当地，这些键可以被看做单键和双键的杂化，环中的每个键对于所有其他的相同。可以存在的芳族化合物的实例包括：苯、苄基、甲苯、二甲苯等。芳族化合物可以包括杂原子以便成为杂芳族如吡啶、呋喃等。同样，芳族可以是多环芳族如萘、蒽、菲、多环芳族烃、吲哚、喹啉、异喹啉等。本文的任何芳基可以是杂芳基或多芳基。

如本文所使用的，术语“胺”意指由氨通过将一个、两个或三个氢原子被其他基团如烷基替换而直接或间接地得到的部分。伯胺具有一般结构RNH₂并且仲胺具有一般结构R₂NH，其中R可以是本文所描述的任何R基团。术语胺包括，但是不限于甲胺、乙胺、丙胺、异丙胺、苯胺、环己胺、苄胺、多环胺、杂原子取代的芳基和烷基胺、二甲胺、二乙胺、二异丙胺、二丁胺、甲基丙胺、甲基己胺、甲基环丙胺、乙基环己胺、甲基苄胺、甲基环己基甲胺、丁基环己胺、吗啉、硫代吗啉(thiomorpholine)、吡咯烷、哌啶、2，6-二甲基哌啶、哌嗪和杂原子取代的烷基或芳基仲胺。

如本文所使用的，术语“卤素”意指氟、氯、溴或碘。

如本文所使用的，术语“肽”意指任何通过两个以上氨基酸由酰胺(肽)键连接形成的化合物，通常是a-氨基酸的聚合物，其中每个氨基酸残基(除NH₂端基之外)的a-氨基连接至直链中下一个残基的a-羧基。术语“肽”、“多肽”和“聚(氨基酸)”在本为中同义地使用，以不带有对尺寸的限制地指代该类化合物。该类中最大的成员被称为蛋白质，并且其中的任一种可以被用作连接体。

如本文所使用的，术语“聚(氨基酸)”或“多肽”是由氨基酸形成的聚酰胺。聚(氨基酸)将通常在约200-2,000分子量或大于约2,000分子量的范围内，或不具有分子量上限，并且通常小于10,000,000并且通常不大于约600,000道尔顿。氨基酸可以是天然的、非天然的、共同的、基本的、非基本的或其类似物或衍生物。连接体可以包括氨基酸或多肽。

如本文所使用的，术语“核苷酸”意指核糖核苷酸、脱氧核糖核苷酸或其修饰形式，以及其类似物。核苷酸包含包括嘌呤类的物种，例如，腺嘌呤、次黄嘌呤、鸟嘌呤，以及它们的衍生物和类似物，以及包括嘧啶类的物种，例如，胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶以及它们的衍生物和类似物。核苷酸是本领域公知的。核苷酸类似物包括在碱基、糖和/或磷酸酯的化学结构上具有修饰的核苷酸，所述修饰包括但是不限于，5′位嘧啶修饰、8′位嘌呤修饰、胞嘧啶外环胺处的修饰、5-溴-尿嘧啶的取代、以及2′位糖修饰(例如，2′修饰)。这些修饰包括其中2′-OH被基团如H、OR、R、卤素、SH、SR、NH₂、NHR、NR₂或CN代替的糖修饰的核糖核苷酸，其中R是烷基或脂族部分。核苷酸类似物还意指包括具有碱基的核苷酸，如肌苷、辫苷、黄嘌呤、糖如2′-甲基核糖、非天然膦酸二酯连接(linkages)如膦酸甲酯、硫代磷酸酯和肽。连接体可以包括一个或多个核苷酸。

如本文所使用的，术语“多核苷酸”意指通过内核苷酸键连接在一起的核苷酸的聚合物。同样，多核苷酸包括DNA、RNA、DNA/RNA、包含规则地和/或不规则地交替的脱氧核糖基部分和核糖基部分的多核苷酸链的杂化体(即，其中交替的核苷酸单元在糖部分的2′位具有-OH，之后-H，之后-OH，之后-H等)，以及这些类型的多核苷酸的修饰。同样，多核苷酸包括有不同修饰或具有在任何位附着至核苷酸单元的多种整体或部分的核苷酸。连接体可以包括作为单链或者双链核酸的多核苷酸。

本公开不以本申请中描述的具体实施方案的方式受限制，所述具体实施方案意欲作为不同方面的说明。如本领域技术人员将明白的，可以进行许多修改和变更而不背离其精神和范围。除了在本文列举的那些以外，本公开的范围内的功能等价的方法和装置也从以上说明中将对于本领域技术人员是显见的。这些修改和变更也要落入后附权利要求的范围内。本公开仅以后附权利要求，连同这些权利要求授权的全部范围的等价物的方式受限制。应该理解本公开不限于具体的方法、试剂、化合物组合物或生物体系，其当然可以变化。还应该理解的是本文所使用的术语仅是用于描述具体实施方案的目的，并且不意欲是限制性的。

对于本文中基本上任何的复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以按照对于上下文和/或应用是合适的从复数转换为单数和/或从单数转化到复数。为清楚起见，可以在本文明确给出多种单数/复数排列。

本领域技术人员将理解，通常，本文中并且尤其是所附权利要求中(例如，所附权利要求的主体)使用的术语，一般意欲作为“开放性”术语(例如，应该将术语“包括(including)”解释为“包括但不限于”，应该将术语“具有”解释为“至少具有”，应该将术语“包括(includes)”解释为“包括但不仅限于”等)。本领域技术人员还将理解，如果意欲引入特定数量的权利要求列举项，这样的意图将在权利要求中明确地列举，并且在不存在这种列举项的情况下不存在这样的目的。例如，为了有助于理解，以下所附权利要求可以包含引导性的短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以引入权利要求列举项。然而，即使当同一个权利要求包含引导短语“一个或多个”或“至少一个”和不定冠词例如“一个”或“一种”时，也不应将这种短语的使用解释为暗示通过不定冠词“一个”或“一种”引入的权利要求列举项将任何包含这样引入的权利要求列举项的特定权利要求限定为仅包含一个这种列举项的实施方案(例如，应将“一个”和/或“一种”解释为意指“至少一个”或“一种或多种”)；这对于用以引入权利要求列举项的定冠词的使用也同样适用。此外，即使明确地叙述特定数量的所引入的权利要求列举项，本领域技术人员也将明白应将这种列举项解释为意指至少所叙述的数目(例如，不带有其他修饰的裸列举项“两个列举项”意指至少两个列举项，或者两个以上列举项)。此外，在使用类似于“A、B和C等中的至少一个”的惯例的那些情况下，通常这种表述意味着本领域技术人员将理解的惯例(例如，“具有A、B和C中的至少一个的体系”将包括但不限于具有单独的A、单独的B、单独的C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、和/或A、B和C一起等的体系)。本领域技术人员将进一步理解实际上任何表现两个或多个可替换术语的分离性单词和/或短语，不论在说明书、权利要求书还是附图中，都应当被理解为意图包括术语的一个、术语的任何一个或全部两个术语的可能性。例如，应将短语“A或B”理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。

此外，在以马库什组的方式描述本公开的特征或方面的情况下，本领域技术人员将认识到从而也以马库什类的成员的子组中的任何单独成员的方式描述了本公开。

如本领域技术人员将理解的，用于任何和所有目的，如以提供书面描述的方面，本文公开的所有范围也包含其任何和所有的可能的子范围和子范围的组合。可以将任何所列举的范围容易地认为是充分地描述并能够将所述范围至少分解为相等的二分之一、三分之一、四分之一、五分之一、十分之一等。作为非限制性实例，可以将本文描述的每个范围容易地分解为下三分之一、中三分之一和上三分之一等。如本领域技术人员也将理解的，所有语言如“至多”、“至少”等包括所列举的数字，并且是指可以随后分解为如上述所的子范围的范围。最终，如本领域技术人员将理解的，范围包括每个单独的成员。因此，例如，具有1-3个单元的组是指具有1、2或3个单元的组。相似地，具有1-5个单元的组是指具有1、2、3、4或5个单元的组，等。

从以上，可以明白本公开的多个实施方案在本文中用于示例的目的而描述，并且可以做出多种修改而不脱离本公开的范围和主旨。因此，本文所公开的多个实施方案不意欲是限制性的，其中真实的范围和主旨通过后附权利要求给出。

本领域技术人员将理解，通常，本文中并且尤其是所附权利要求中(例如，所附权利要求的主体)使用的术语，一般意欲作为“开放性”术语(例如，应该将术语“包括(including)”解释为“包括但不限于”，应该将术语“具有”解释为“至少具有”，应该将术语“包括(includes)”解释为“包括但不仅限于”等)。本领域技术人员还将理解，如果意欲引入特定数量的权利要求列举项，这样的意图将在权利要求中明确地列举，并且在不存在这种列举项的情况下不存在这样的目的。例如，为了有助于理解，以下所附权利要求可以包含引导性的短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以引入权利要求列举项。然而，即使当同一个权利要求包含引导短语“一个或多个”或“至少一个”和不定冠词例如“一个”或“一种”时，也不应将这种短语的使用解释为暗示通过不定冠词“一个”或“一种”引入的权利要求列举项将任何包含这样引入的权利要求列举项的特定权利要求限定为仅包含一个这种列举项的实施方案(例如，应将“一个”和/或“一种”解释为意指“至少一个”或“一种或多种”)；这对于用以引入权利要求列举项的定冠词的使用也同样适用。此外，即使明确地叙述特定数量的所引入的权利要求列举项，本领域技术人员也将理解应将这种列举项解释为意指至少所叙述的数目(例如，不带有其他修饰的裸列举项“两个列举项”意指至少两个列举项，或者两个以上列举项)。此外，在使用类似于“A、B和C等中的至少一个”的惯例的那些情况下，通常这种表述意味着本领域技术人员将理解的惯例(例如，“具有A、B和C中的至少一个的体系”将包括但不限于具有单独的A、单独的B、单独的C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、和/或A、B和C一起等的体系)。此外，即使明确地叙述特定数量的所引入的权利要求列举项，本领域技术人员将理解应将这种列举项解释为意指至少所叙述的数目(例如，不带有其他修饰的裸列举项“两个列举项”意指至少两个列举项，或者两个以上列举项)。在使用类似于“A、B或C等中的至少一个”的惯例的那些情况下，通常这种表述意味着本领域技术人员将理解的惯例(例如，“具有A、B或C中的至少一个的体系”将包括但不限于具有单独的A、单独的B、单独的C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、和/或A、B和C一起等的体系)。本领域技术人员将进一步理解实际上任何表现两个或多个可替换术语的分离性单词和/或短语，不论在说明书、权利要求书还是附图中，都应当被理解为意图包括术语的一个、术语的任何一个或全部两个术语的可能性。例如，应将短语“A或B”理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。

此外，在以马库什组的方式描述本公开的特征或方面的情况下，本领域技术人员将认识到从而也以马库什组的成员中的任何单独成员或子组的方式描述了本公开。

如本领域技术人员将理解的，用于任何和所有目的，如以提供书面描述的方面，本文公开的所有范围也包含其任何和所有的可能的子范围和子范围的组合。可以将任何所列举的范围容易地认为是充分地描述并能够将所述范围至少分解为相等的二分之一、三分之一、四分之一、五分之一、十分之一等。作为非限制性实例，可以将本文描述的每个范围容易地分解为下三分之一、中三分之一和上三分之一等。如本领域技术人员也将理解的，所有术语如“至多”、“至少”等包括所列举的数字，并且是指可以随后分解为如上述所的子范围的范围。最终，如本领域技术人员将理解的，范围包括每个单独的成员。因此，例如，具有1-3个单元的组是指具有1、2或3个单元的组。相似地，具有1-5个单元的组是指具有1、2、3、4或5个单元的组，等。

从以上可以看出本公开的多个实施方案在本文中用于示例的目的而描述，并且可以做出多种修改而不脱离本公开的范围和主旨。因此，本文所公开的多个实施方案不意欲是限制性的，并有真实的范围和主旨通过后附权利要求给出。

Claims

1.一种用于防止在聚合、交联或固化反应过程中体积收缩的纳米粒子，所述纳米粒子包括：

核；和

连接至所述核的一个或多个可聚合部分，

所述可聚合部分被设计为进行所述聚合、交联或固化反应。

2.根据权利要求1所述的纳米粒子，所述纳米粒子具有0.1nm至1,000nm的平均直径。

3.根据权利要求1所述的纳米粒子，其中所述核包括纳米粒子、纳米团簇、纳米粉末、单晶、纳米晶体、纳米棒、纳米纤维、纳米杯、核壳粒子，或其组合。

4.根据权利要求1所述的纳米粒子，其中所述核包括金、银、铝、铂、钯、铜、钴、铁、镍、锰、钆、钼、二氧化硅、二氧化钛、氧化铁、氧化钴、CoCu、CoPt、FePt、CoSm、NiFe、NiFeCo，或其组合。

5.根据权利要求1所述的纳米粒子，其中所述可聚合部分包含一个或多个通过连接体连接至所述核的反应性部分，所述连接体与所述核缔合在一起。

6.根据权利要求1所述的纳米粒子，其中一个或多个所述可聚合部分被设计为用于通过参与以下各项而聚合：等离子体聚合、逐步增长聚合、链增长聚合、阳离子加成聚合、阴离子加成聚合、自由基聚合、开环聚合、辐射聚合、化学引发剂聚合、热聚合、齐格勒-纳塔催化剂聚合、肽合成、核苷酸合成或蛋白质合成。

7.根据权利要求1所述的纳米粒子，其中所述可聚合部分是可辐射聚合部分、可自由基聚合部分或可离子聚合部分。

8.根据权利要求1所述的纳米粒子，其中所述可聚合部分由下式表示：

——L-X-Y

其中L表示亚烷基、亚烯基、亚炔基、氧化烯、-(CH2)l-O-(CH2)m-；X表示单键、-O-、-O-(CH₂)_q-、-O-C(＝O)-、-C(＝O)-O-、-O-T-或-O-T-C(＝O)-；Y表示-P或CH_(3-n)P_n；

9.根据权利要求8所述的纳米粒子，其中P表示(甲基)丙烯酰基、乙烯基、苯乙烯基、环醚基、乙烯醚基、羟烷基、聚氧化亚烷基，或其组合。

10.根据权利要求1所述的纳米粒子，所述纳米粒子具有1至1,000个可聚合部分。

11.一种制备如权利要求1中所述的纳米粒子的方法，所述方法包括：

提供所述核；和

将所述一个或多个可聚合部分连接至所述核。

12.一种用于聚合、交联或固化反应的组合物，所述组合物包含：

能够参与所述聚合、交联或固化反应的单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物；和

如权利要求1中所述的纳米粒子，选择所述纳米粒子的所述可聚合部分以使其能够与所述单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物的可聚合、可交联或可固化官能团反应。

13.根据权利要求12所述的用于聚合、交联或固化反应的组合物，其中所述可聚合部分包含与所述单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物的所述可聚合、可交联或可固化官能团相同的化学结构。

14.根据权利要求12所述的用于聚合、交联或固化反应的组合物，其中相对于所述单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物的总重量，以50重量份以下的量包含所述纳米粒子。

15.一种产品，所述产品包含：

如权利要求12中所述的组合物的聚合、交联或固化材料。

16.根据权利要求15所述的产品，其中它是粘合剂、压敏粘合剂、硬涂层、密封剂、牙科用组合物、硬塑料、泡沫、记忆泡沫、弹性体或塑性体。

17.一种用于聚合、交联或固化如权利要求12所述的组合物的方法，所述方法包括：

提供如权利要求12中所述的组合物，所述组合物具有初始体积；和

使所述单体、树枝状大分子、低聚物或聚合物与所述纳米粒子反应以形成具有最终体积的聚合、交联或固化材料，

其中所述最终体积基本上与所述初始体积相同。

18.根据权利要求17所述的用于聚合、交联或固化所述组合物的方法，其中从初始体积至最终体积的变化小于10％。