聚乙烯吡咯烷酮-硅溶膠納米復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、近年來，有機(jī)無機(jī)納米復(fù)合材料一直是人們研究的熱點(diǎn)之一。其中，聚合物/硅溶膠納米復(fù)合材料由于形貌、結(jié)構(gòu)和性能的獨(dú)特性、多樣性和可控性，同時(shí)兼?zhèn)渚酆衔锖凸枞苣z的優(yōu)良性能，從而在熔模鑄造、涂料、造紙、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，特別是在藥物緩釋、催化、分離、吸附、微電子等前沿科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，因此成為備受關(guān)注的課題。本文選用對納米粒子具有較強(qiáng)吸附能力及分散穩(wěn)定作用的親水性高分子聚乙烯吡咯烷酮（PVP），分別通過共混法、原位聚合法對商業(yè)用硅

2、溶膠進(jìn)行改性，得到了一系列SiO2含量高達(dá)25％、綜合性能優(yōu)異的PVP/硅溶膠納米復(fù)合材料。具體研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　本論文首先采用物理共混法制備了PVP/硅溶膠納米復(fù)合材料。無需任何改性劑對硅溶膠粒子進(jìn)行表面處理，親水性聚合物PVP通過氫鍵吸附在膠體顆粒表面或膠粒間，有效提高原硅溶膠的粘度和穩(wěn)定性。通過對復(fù)合材料粘度、穩(wěn)定性及熱性能進(jìn)行測試及表征，系統(tǒng)研究了共混溫度、不同分子量聚合物濃度對復(fù)合材料粘度和穩(wěn)定性的影響。

3、　　其次，以AIBN為引發(fā)劑，采用原位聚合法使親水性單體NVP直接在硅溶膠體系中聚合，利用PVP鏈的空間橋聯(lián)作用對二氧化硅膠體粒子進(jìn)行原位表面包覆，成功制備出穩(wěn)定性良好，聚合物含量為0.32%~1.71%，平均粒徑在30~113nm之間的PVP/硅溶膠納米復(fù)合材料。納米復(fù)合材料的粒徑、粘度和穩(wěn)定性可分別通過控制單體用量、聚合溫度、時(shí)間及引發(fā)劑濃度調(diào)節(jié)。TEM測試表明，所得納米復(fù)合粒子呈橋聯(lián)粒子形貌，且大量硅溶膠粒子在其表面吸附富集。

4、r>　　最后，利用硅溶膠表面帶負(fù)電的性質(zhì)，選用陽離子引發(fā)劑AIBA基于靜電作用控制單體NVP在硅溶膠顆粒表面進(jìn)行原位聚合，制備了平均粒徑介于20.79~99.09nm之間、聚合物含量為0.55%~1.25%的穩(wěn)定PVP/硅溶膠納米復(fù)合材料。在單體濃度1.4%，反應(yīng)溫度為100℃，反應(yīng)時(shí)間為4h，引發(fā)劑濃度為1.5%（占NVP質(zhì)量比）條件下，復(fù)合材料穩(wěn)定性達(dá)到最優(yōu)值，此時(shí)單體轉(zhuǎn)化率達(dá)89.6%。TEM測試表明，PVP分子鏈充當(dāng)粘結(jié)劑的作用