Challenges in the preparation of optical polymer composites with nanosized pigment particles: A review on recent efforts

Macromolecular Materials and Engineering

Volumn 297, Issue 9, 2012, Pages 838-863

  Demir, Mustafa M ^a   Wegner, Gerhard ^b  

^a IZMIR INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (Turkey)

^b MAX PLANCK INSTITUTE FOR POLYMER RESEARCH   (Germany)

Author keywords

bulk polymerization; nanocomposites; particle aggregation; radical polymerization; transparency

Indexed keywords

AMORPHOUS POLYMERS; BULK POLYMERIZATION; CARBON ALLOTROPES; DEPLETION FLOCCULATION; HOMOGENEOUS DISTRIBUTION; NANO-SIZED; OPTICAL CHARACTERIZATION; OPTICAL POLYMERS; PARTICLE AGGREGATION; PIGMENT PARTICLES;

FLOCCULATION; FREE RADICAL POLYMERIZATION; NANOCOMPOSITES; OPTICAL PROPERTIES; TRANSPARENCY;

POLYMERIZATION;

EID: 84865731510     PISSN: 14387492     EISSN: 14392054     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/mame.201200089     Document Type: Review

References (138)

1. a) K. I. Winey, R. A. Vaia, MRS Bull. 2007, 32, 314
2. R. A. Vaia, J. F. Maguire, Chem. Mater. 2007, 19, 2736.
3. a) A. Usuki, Y. Kojima, M. Kawasumi, A. Okada, Y. Fukushima, T. Kurauchi, O. Kamigaito, J. Mater. Res. 1993, 8, 1179
4. Y. Kojima, A. Usuki, M. Kawasumi, A. Okada, Y. Fukushima, T. Kurauchi, O. Kamigaito, J. Mater. Res. 1993, 8, 1185.
5. a) H. Althues, J. Henle, S. Kaskel, Chem. Soc. Rev. 2007, 36, 1454
6. J. E. Mark, B. Erman, " Rubber Elasticity: A molecular Primer ", 2nd edition, Cambridge University Press, Toronto 1988, p. 205.
7. N. Tomczak, D. Janczewski, M. Y. Han, G. J. Vancso, Prog. Polym. Sci. 2009, 34, 393.
8. W. D. Kingery, H. K. Bowen, D. R. Uhlmann, " Introduction to Ceramics ", 2nd edition, John Wiley & Sons, New York 1960.
9. T. Matsuura, H. Ikeda, N. Idota, R. Motokawa, Y. Hara, M. Annaka, J. Phys. Chem. B 2009, 113, 16314.
10. K. M. Meek, D. W. Leonard, C. J. Connon, S. Dennis, S. Khan, Eye 2003, 17, 927.
11. a) J. I. Clark, Exp. Eye Res. 2004, 78, 427
12. D. M. Maurice, J. Phys. 1957, 136, 263.
13. T. Feuk, IEEE Trans. Biomed. Eng. 1970, BM17, 186.
14. D. A. Stone, L. T. J. Korley, Macromolecules 2010, 43, 9217.
15. a) M. Agrawal, S. Gupta, N. E. Zafeiropoulos, U. Oertel, R. Hassler, M. Stamm, Macromol. Chem. Phys. 2010, 211, 1925
16. B. J. Ash, R. W. Siegel, L. S. Schadler, Macromolecules 2004, 37, 1358
17. S. Vaudreuil, A. Labzour, S. Sinha-Ray, K. El Mabrouk, M. Bousmina, J. Nanosci. Nanotechnol. 2007, 7, 2349.
18. a) P. Satraphan, A. Intasiri, V. Tangpasuthadol, S. Kiatkamjornwong, Polym. Adv. Technol. 2009, 20, 473
19. L. Chen, J. Zhu, Q. Li, S. Chen, Y. R. Wang, Eur. Polym. J. 2007, 43, 4593
20. E. Ozkaraoglu, K. Tunc, S. Suzer, Polymer 2009, 50, 462.
21. a) A. H. Yuwono, B. H. Liu, J. M. Xue, J. Wang, H. I. Elim, W. Ji, Y. Li, T. J. White, J. Mater. Chem. 2004, 14, 2978
22. S. Li, M. S. Toprak, Y. S. Jo, J. Dobson, D. K. Kim, M. Muhammed, Adv. Mater. 2007, 19, 4347.
23. M. M. Demir, R. Munoz-Espi, I. Lieberwirth, G. Wegner, J. Mater. Chem. 2006, 16, 2940.
24. S. Gross, D. Camozzo, V. Di Noto, L. Armelao, E. Tondello, Eur. Polym. J. 2007, 43, 673.
25. P. H. Huang, T. C. Huang, Y. T. Sun, S. Y. Yang, Opt. Express 2008, 16, 3041.
26. K. D. Singer, T. Kazmierczak, J. Lott, H. Song, Y. H. Wu, J. Andrews, E. Baer, A. Hiltner, C. Weder, Opt. Express 2008, 16, 10358.
27. P. G. Ursell, D. J. Spalton, M. V. Pande, E. J. Hollick, S. Barman, J. Boyce, K. Tilling, J. Cataract Ref. Surg. 1998, 24, 352.
28. M. K. Szczurowski, T. Martynkien, G. Statkiewicz-Barabach, W. Urbanczyk, L. Khan, D. J. Webb, Opt. Lett. 2010, 35, 2013.
29. Q. Shen, Y. Cao, S. Liu, L. Gan, J. M. Li, Z. X. Wang, J. S. Hui, X. F. Guo, D. S. Xu, Z. F. Liu, J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 1269.
30. L. W. Lin, T. K. Shia, C. J. Chiu, J. Micromech. Microeng. 2000, 10, 395.
31. G. Allegra, G. Raos, M. Vacatello, Prog. Polym. Sci. 2008, 33, 683.
32. H. Kim, A. A. Abdala, C. W. Macosko, Macromolecules 2010, 43, 6515.
33. M. A. El-Sayed, Acc. Chem. Res. 2001, 34, 257.
34. a) V. V. Vodnik, J. V. Vukovic, J. M. Nedeljkovic, Colloid Polym. Sci. 2009, 287, 847
35. Y. Liu, E. N. Mills, R. J. Composto, J. Mater. Chem. 2009, 19, 2704.
36. P. Mulvaney, Langmuir 1996, 12, 788.
37. a) H. Zou, S. S. Wu, J. Shen, Chem. Rev. 2008, 108, 3893
38. G. Michael, H. Ferch, "Grundlagen und Anwendung von Aerosol" in Schriftenreihe "Pigmente" des Geschäftsbereiches Anorganische Chemieprodukte der DEGUSSA, Frankfurt/Germany, 1993, p. 60 f.
39. Q. W. Yuan, J. E. Mark, Macromol. Chem. Phys. 1999, 200, 206.
40. S. R. Raghavan, H. J. Walls, S. A. Khan, Langmuir 2000, 16, 7920.
41. J. Nordstrom, A. Matic, J. Z. Sun, M. Forsyth, D. R. MacFarlane, Soft Matter 2010, 6, 2293.
42. P. Cassagnau, Polymer 2008, 49, 2183.
43. C. Parneix, J. Persello, R. Schweins, B. Cabane, Langmuir 2009, 25, 4692.
44. S. M. Cho, W. Y. Choi, J. Photochem. Photobiol., A 2001, 143, 221.
45. a) S. Tsunekawa, T. Fukuda, A. Kasuya, J. Appl. Phys. 2000, 87, 1318
46. Ö. Kepenekçi, M. Emirdag-Eanes, M. M. Demir, J. Nanosci. Nanotechnol. 2011, 11, 3565.
47. a) M. J. F. Digonnet, " Rare-Earth-Doped Fiber Lasers and Amplifiers ", 2nd edition, CRC Press, Boca Raton 2001
48. M. C. Tan, S. D. Patil, R. E. Riman, ACS Appl. Mater. Interfaces 2010, 2, 1884.
49. a) C. Guan, C. L. Lu, Y. R. Cheng, S. Y. Song, B. Yang, J. Mater. Chem. 2009, 19, 617
50. Y. R. Cheng, C. Lu, Z. Lin, Y. F. Liu, C. Guan, H. Lu, B. Yang, J. Mater. Chem. 2008, 18, 4062
51. C. L. Lu, Y. R. Cheng, Y. F. Liu, F. Liu, B. Yang, Adv. Mater. 2006, 18, 1188
52. C. L. Lu, Z. C. Cui, Z. Li, B. Yang, J. C. Shen, J. Mater. Chem. 2003, 13, 526.
53. H. Zhang, Z. C. Cui, Y. Wang, K. Zhang, X. L. Ji, C. L. Lu, B. Yang, M. Y. Gao, Adv. Mater. 2003, 15, 777.
54. a) H. Althues, R. Palkovits, A. Rumplecker, P. Simon, W. Sigle, M. Bredol, U. Kynast, S. Kaskel, Chem. Mater. 2006, 18, 1068
55. H. Althues, P. Simon, S. Kaskel, J. Mater. Chem. 2007, 17, 758.
56. D. V. Talapin, I. Mekis, S. Gotzinger, A. Kornowski, O. Benson, H. Weller, J. Phys. Chem. B 2004, 108, 18826.
57. O. V. Vassiltsova, D. A. Jayez, Z. Y. Zhao, M. A. Carpenter, M. A. Petrukhina, J. Nanosci. Nanotechnol. 2010, 10, 1635.
58. X. Y. Qi, K. Y. Pu, C. Fang, G. A. Wen, H. Zhang, F. Y. C. Boey, Q. L. Fan, L. H. Wang, W. Huang, Macromol. Chem. Phys. 2007, 208, 2007.
59. T. Kyprianidouleodidou, W. Caseri, U. W. Suter, J. Phys. Chem. 1994, 98, 8992.
60. D. V. Talapin, J. S. Lee, M. V. Kovalenko, E. V. Shevchenko, Chem. Rev. 2010, 110, 389.
61. M. Tamborra, M. Striccoli, M. L. Curri, A. Agostiano, J. Nanosci. Nanotechnol. 2008, 8, 628.
62. S. Y. Lu, M. L. Wu, H. L. Chen, J. Appl. Phys. 2003, 93, 5789.
63. E. P. Pluddemann, " Silane Coupling Agents ", 2nd edition, Plenum Press, New York 1991.
64. O. Masala, R. Seshadri, Annu. Rev. Mater. Res. 2004, 34, 41.
65. M. M. Demir, B. Altin, S. Özçelik, Compos. Interfaces 2010, 17, 831.
66. C. P. Li, M. Akinc, J. Wiench, M. Pruski, C. H. Schilling, J. Am. Ceram. Soc. 2005, 88, 2762.
67. V. Khrenov, M. Klapper, M. Koch, K. Mullen, Macromol. Chem. Phys. 2005, 206, 95.
68. S. H. Stelzig, M. Mapper, K. Muellen, Adv. Mater. 2008, 20, 929.
69. W. K. Wang, M. L. Zheng, W. Q. Chen, F. Jin, Y. Y. Cao, Z. S. Zhao, X. M. Duan, Langmuir 2011, 27, 3249.
70. J. N. Israelachvili, " Intermolecular and Surface Forces ", Academic Press, London 1992.
71. G. Wegner, M. M. Demir, M. Faatz, K. Gorna, R. Munoz-Espi, B. Guillemet, F. Grohn, Macromol. Res. 2007, 15, 95.
72. C. Goebbert, M. A. Aegerter, D. Burgard, R. Nass, H. Schmidt, J. Mater. Chem. 1999, 9, 253.
73. T. Siebel, Organokompatible Zinnoxid-Nanopartikel, Ph. D. thesis, Johannes Gutenberg University Mainz 2007.
74. C. H. Hung, W. T. Whang, J. Mater. Chem. 2005, 15, 267.
75. M. M. Demir, K. Koynov, U. Akbey, C. Bubeck, I. Park, I. Lieberwirth, G. Wegner, Macromolecules 2007, 40, 1089.
76. C. Sanchez, B. Julian, P. Belleville, M. Popall, J. Mater. Chem. 2005, 15, 3559.
77. J. Pyun, K. Matyjaszewski, Chem. Mater. 2001, 13, 3436.
78. B. Lepoittevin, N. Pantoustier, M. Devalckenaere, M. Alexandre, D. Kubies, C. Calberg, R. Jerome, P. Dubois, Macromolecules 2002, 35, 8385.
79. a) L. H. Sun, Z. G. Yang, X. H. Li, J. Appl. Polym. Sci. 2008, 107, 1842
80. M. A. Paul, M. Alexandre, P. Degee, C. Calberg, R. Jerome, P. Dubois, Macromol Rapid Commun. 2003, 24, 561.
81. a) M. M. Demir, P. Castignolles, U. Akbey, G. Wegner, Macromolecules 2007, 40, 4190
82. M. M. Demir, M. Memesa, P. Castignolles, G. Wegner, Macromol. Rapid Commun. 2006, 27, 763.
83. M. Arai, K. Arai, S. Saito, J. Polym. Sci. A1 1982, 20, 1021.
84. J. P. Zheng, R. Zhu, Z. H. He, G. Cheng, H. Y. Wang, K. D. Yao, J. Appl. Polym. Sci. 2010, 115, 1975.
85. J. Yang, T. Hasell, W. X. Wang, J. Li, P. D. Brown, M. Poliakoff, E. Lester, S. M. Howdle, J. Mater. Chem. 2008, 18, 998.
86. E. Bourgeat-Lami, " Organic/Inorganic Composites by multiphase polymerization " in Dendrimers, Assemblies and Nanocomposites, Vol. 5 (Eds., R. Arshady, A. Guyot,), Citus Books, London 2002, p. 149.
87. R. Advincula, Adv. Polym. Sci. 2006, 197, 107.
88. L. M. Clayton, A. K. Sikder, A. Kumar, M. Cinke, M. Meyyappan, T. G. Gerasimov, J. P. Harmon, Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 101.
89. C. C. Zeng, L. J. Lee, Macromolecules 2001, 34, 4098.
90. L. J. Wang, S. P. Su, D. Chen, C. A. Wilkie, Polym. Degrad. Stab. 2009, 94, 770.
91. E. Logakis, P. Pissis, D. Pospiech, A. Korwitz, B. Krause, U. Reuter, P. Potschke, Eur. Polym. J. 2010, 46, 928.
92. M. Krajnc, U. Sebenik, Polym. Compos. 2009, 30, 1678.
93. a) D. H. Hey, Discuss. Faraday Soc. 1953, 216
94. J. Ueda, H. Yamaguchi, K. Shirai, T. Yamauchi, N. Tsubokawa, J. Appl. Polym. Sci. 2008, 107, 3300
95. M. Hevy, M. Szwarz, J. Chem. Phys. 1954, 22, 1621.
96. Z. J. Jia, Z. Y. Wang, C. L. Xu, J. Liang, B. Q. Wei, D. H. Wu, S. W. Zhu, Mater. Sci. Eng. A 1999, 271, 395.
97. W. T. Ford, T. D. Graham, T. H. Mourey, Macromolecules 1997, 30, 6422.
98. H. Y. Xu, Y. Y. Cao, X. L. He, Y. F. Wu, Y. M. Zhang, C. F. Wu, J. Macromol. Sci. B 2009, 48, 1190.
99. S. J. Park, M. S. Cho, S. T. Lim, H. J. Choi, M. S. Jhon, Macromol. Rapid Commun. 2003, 24, 1070.
100. a) D. Baskaran, J. R. Dunlap, J. W. Mays, M. S. Bratcher, Macromol. Rapid Commun. 2005, 26, 481
101. G. Q. Guo, D. Yang, C. C. Wang, S. Yang, Macromolecules 2006, 39, 9035.
102. J. H. Fan, M. X. Wan, D. B. Zhu, B. H. Chang, Z. W. Pan, S. S. Xe, J. Appl. Polym. Sci. 1999, 74, 2605.
103. B. Z. Tang, H. Y. Xu, Macromolecules 1999, 32, 2569.
104. L. Macarie, G. Ilia, J. Appl. Polym. Sci. 2007, 104, 247.
105. G. Odian, " Principals of Polymerization ", 4th edition, John Wiley & Sons, New Jersey 2004.
106. a) A. K. Nikolaidis, D. S. Achilias, G. P. Karayannidis, Ind. Eng. Chem. Res. 2011, 50, 571
107. D. S. Achilias, A. K. Nikolaidis, G. P. Karayannidis, J. Therm. Anal. Calorim. 2010, 102, 451.
108. A. Tsuchida, M. Suda, M. Ohta, T. Yamauchi, N. Tsubokawa, J. Polym. Sci. Polym. Chem. 2006, 44, 2972.
109. T. Kashiwagi, A. Inaba, J. E. Brown, K. Hatada, T. Kitayama, E. Masuda, Macromolecules 1986, 19, 2160.
110. a) A. G. Camp, A. Lary, W. T. Ford, Macromolecules 1995, 28, 7959
111. Y. H. Hou, M. Q. Zhang, M. Z. Rong, Polym. Int. 2004, 53, 944.
112. A. Anzlovar, Z. C. Orel, M. Zigon, Eur. Polym. J. 2010, 46, 1216.
113. S. H. Li, J. Qin, A. Fornara, M. Toprak, M. Muhammed, D. K. Kim, Nanotechnology 2009, 20, 6.
114. A. Moussaid, W. C. K. Poon, P. N. Pusey, M. F. Soliva, Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 225.
115. T. Kuhl, Y. Q. Guo, J. L. Alderfer, A. D. Berman, D. Leckband, J. Israelachvili, S. W. Hui, Langmuir 1996, 12, 3003.
116. M. M. Demir, Y. Z. Menceloglu, B. Erman, Macromol. Chem. Phys. 2006, 207, 1515.
117. W. C. K. Poon, J. Phys.: Condens. Matter 2002, 14, R859.
118. M. Saric, H. Dietsch, P. Schurtenberger, Colloid Surf. A 2006, 291, 110.
119. H. Sugimoto, K. Daimatsu, E. Nakanishi, Y. Ogasawara, T. Yasumura, K. Inomata, Polymer 2006, 47, 3754.
120. M. M. Demir, Y. Z. Menceloglu, B. Erman, Polymer 2005, 46, 4127.
121. L. Zhao, Y. G. Li, C. L. Zhong, J. Chem. Phys. 2007, 126, 014906.
122. A. Horta, M. A. Pastoriza, Eur. Polym. J. 2005, 41, 2793.
123. F. M. Willmouth, " Transparency, Translucency and Gloss " in Optical Properties of Polymers, (Ed., G. H. Meeten,), Elsevier Applied Science Publishers, London & New York 1986.
124. U. Ozgur, Y. I. Alivov, C. Liu, A. Teke, M. A. Reshchikov, S. Dogan, V. Avrutin, S. J. Cho, H. Morkoc, J. Appl. Phys. 2005, 98.
125. Polymer Handbook, 3rd edition, (Eds., J. Brandrup, E. H. Immergut,), John Wiley & Sons, New York 1998.
126. C. L. Lu, B. Yang, J. Mater. Chem. 2009, 19, 2884.
127. Y. Q. Rao, S. Chen, Macromolecules 2008, 41, 4838.
128. R. J. Nussbaumer, W. R. Caseri, P. Smith, T. Tervoort, Macromol. Mater. Eng. 2003, 288, 44.
129. J. A. Paramo, Y. M. Strzhemechny, A. Anzlovar, M. Zigon, Z. C. Orel, J. Appl. Phys. 2010, 108, 023517.
130. D. Koziej, F. Fischer, N. Kranzlin, W. R. Caseri, M. Niederberger, ACS Appl. Mater. Interfaces 2009, 1, 1097.
131. Y. Q. Hu, S. X. Zhou, L. M. Wu, Polymer 2009, 50, 3609.
132. T. Tsuzuki, Macromol. Mater. Eng. 2008, 293, 109.
133. H. Breuer, " Optisches Verhalten mehrphasiger Systeme " in Polymere Werkstoffe Chemie und Physik, Vol. 1, Thieme, Stuttgart, New York 1985, p 441.
134. L. Bombalski, H. C. Dong, J. Listak, K. Matyjaszewski, M. R. Bockstaller, Adv. Mater. 2007, 19, 4486.
135. O. Parlak, M. M. Demir, ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 4306.
136. Y. Q. Li, S. Y. Fu, Y. Yang, Y. W. Mai, Chem. Mater. 2008, 20, 2637.
137. H. Schulz, L. Madler, S. E. Pratsinis, P. Burtscher, N. Moszner, Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 830.
138. Y. Yang, Y. Q. Li, S. Y. Fu, H. M. Xiao, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 10553.