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正硅酸乙酯的非水溶胶—凝胶反应与微滴乳液聚合法原位纳米复合

作　者: 章华桂
导　师: 许湧深
学　校: 天津大学
专　业: 材料学
关键词: 非水溶胶-凝胶纳米 SiO2 微滴乳液聚合纳米复合
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,利用微滴乳液聚合技术(miniemulsion polymerization)制备纳米复合材料已经引起人们的广泛重视,但该技术同样面临纳米无机颗粒在有机相中难分散的问题。为克服此问题,本文尝试将非水Sol-Gel反应与微滴乳液聚合技术相结合进行原位纳米复合。首先将凝胶时间测定与动态光散射和电导率测试手段相结合研究了正硅酸乙酯(TEOS)在甲酸体系的非水Sol-Gel反应动力学,并对其反应机理进行探讨。研究表明要获得颗粒状纳米二氧化硅必须满足单分子TEOS在短时间内完全水解。在此基础上,以甲酸为催化体系,单体为分散介质制备纳米二氧化硅非水溶胶,考察各因素对溶胶稳定性影响。透射电镜结果表明得到了分散性较好的二氧化硅溶胶。其次,以十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂和丙烯酸十八烷基酯(SA)为助稳定剂,实施苯乙烯-丙烯酸酯与偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)的微滴乳液共聚合反应,研究了体系中各因素对聚合反应动力学、乳胶粒尺寸和体系稳定性影响。结果表明,聚合反应速率主要受过硫酸钾(KPS)浓度、SDS浓度和KH-570含量影响。乳胶粒尺寸主要受SDS浓度、KH-570用量影响,而与KPS浓度无关,表明聚合过程是以珠滴成核为主导的成核机理。体系稳定性受乳胶粒之间发生硅羟基缩合反应影响。力学性能测试表明,材料断裂强度和断裂伸长率随KH-570用量增加先上升后下降。最后,将TEOS与KH-570的非水Sol-Gel反应初级产物与丙烯酸酯单体结合,通过微滴乳液聚合技术成功制备聚丙烯酸酯/二氧化硅纳米复合材料。并用透射电镜测试(TEM)、差示扫描量热分析(DSC)、动态光散射分析(DLS)及力学性能测试等手段,对产物的结构和性能进行了表征。实验结果表明改变二氧化硅含量可以得到两种不同形貌的复合乳胶粒;随着二氧化硅含量增大,复合材料的玻璃化转变温度逐渐上升,断裂强度增大。

正硅酸乙酯的非水溶胶—凝胶反应与微滴乳液聚合法原位纳米复合

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