ATRP法在納米SiO-,2-表面接枝PBA的研究與應(yīng)用.pdf

1、無機(jī)納米粒子是特征緯度尺寸在納米數(shù)量級的粒子，是一種介于宏觀固體和分子的亞穩(wěn)中間態(tài)物質(zhì)。它具有小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)。無機(jī)納米粒子與聚合物復(fù)合形成聚合物/無機(jī)納米復(fù)合材料，成為當(dāng)前非?；钴S的研究領(lǐng)域，顯示了良好的開發(fā)與應(yīng)用前景。但是，由于無機(jī)納米粒子粒徑小、比表面積大、表面能高，極易相互團(tuán)聚，難以最大限度地發(fā)揮納米效應(yīng)。因此降低納米粒子的表面能，提高納米粒子與聚合物的相容性，減弱納米粒子的表面極性是納米粒子表面改性的關(guān)鍵問題

2、所在。 本文采用Stober法制備了單一分散的納米二氧化硅(SiO2)粒子，并用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法(ATRP)在納米SiO2粒子表面接枝聚丙烯酸丁酯(PBA)，獲得了納米復(fù)合粒子SiO2-g-PBA。紅外光譜(FT-IR)、透射電鏡(TEM)、凝膠滲透光譜(GPC)及熱失重分析(TGA)的測試結(jié)果表明：納米SiO2表面成功地鍵合了PBA。另外，結(jié)果顯示，引發(fā)劑的接枝密度約為0.2mmol/g，并可推算出PBA的接枝率約為40％

3、。 采用熔融共混的方法制備了POM/SiO2-g-PBA納米復(fù)合材料。力學(xué)性能、SEM及TEM測試表明：所制備的SiO2-g-PBA納米復(fù)合粒子在POM中分散均勻，使POM/SiO2-g-PBA復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度明顯高于POM及POM/SiO2復(fù)合材料，當(dāng)SiO2-g-PBA納米復(fù)合粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％，POM/SiO2-g-PBA復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度是達(dá)到71.2 kJ/m2，較純POM提高了7倍多，同時拉伸強(qiáng)度也有一定的提

4、高，達(dá)到了68.1MPa。 采用偏光電子顯微鏡(PLM)、X射線衍射儀(XRD)、差示掃描量熱儀(DSC)及熱重分析儀(TGA)等手段研究了納米SiO2及SiO2-g-PBA復(fù)合粒子的添加對聚甲醛(POM)結(jié)晶性能及熱穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明：納米SiO2及SiO2-g-PBA復(fù)合粒子的添加不改變聚甲醛的晶型，但POM的晶粒尺寸變小，且納米SiO2-g-PBA復(fù)合粒子的異相成核作用較納米SiO2明顯；納米SiO2及SiO2-g-P

5、BA復(fù)合粒子使POM的結(jié)晶溫度變高，熔點(diǎn)升高，結(jié)晶度升高。納米SiO2及SiO2-g-PBA復(fù)合粒子的添加使得POM的熱穩(wěn)定得到了提高，且納米SiO2-g-PBA復(fù)合粒子的作用更明顯。 采用Jeziorny法研究了納米SiO2及SiO2-g-PBA復(fù)合粒子對POM非等溫結(jié)晶動力學(xué)的影響，所求出的結(jié)晶速率常數(shù)(Zc)、半結(jié)晶周期(t1/2)及結(jié)晶活化能(AE)結(jié)果表明：納米SiO2及SiO2-g-PBA復(fù)合粒子均能促進(jìn)POM的結(jié)晶

6、過程，且納米SiO2-g-PBA復(fù)合粒子的作用更明顯。 并采用熔融共混的方法制備了PVC/SiO2-g-PBA納米復(fù)合材料。TEM、SEM、TGA、維卡軟化點(diǎn)(VSP)及力學(xué)性能測試等表明，所制備的SiO2-g-PBA納米復(fù)合粒子在PVC中分散均勻，使PVC/SiO2-g-PBA復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度明、拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率、斷裂能均明顯高于PVC及PVC/SiO2復(fù)合材料，當(dāng)SiO2-g-PBA納米復(fù)合粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％，P

7、VC/SiO2-g-PBA復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度是達(dá)到9.5 kJ/m2，較純PVC提高了280％，同時拉伸強(qiáng)度也有一定的提高，達(dá)到了65.3MPa，另外斷裂伸長率也達(dá)到了34％。填料的加入對材料的耐熱性影響不大，而SiO2-g-PBA復(fù)合粒子比納米SiO2更能提高PVC的維卡軟化點(diǎn)。 采用轉(zhuǎn)矩流變儀研究了PVC基復(fù)合材料的流變性能，結(jié)果表明：由于納米SiO2粒子間的摩擦作用產(chǎn)生的熱量促進(jìn)了PVC熔融，縮短了塑化時間，但扭矩較大；而