LMPB-g-KH570的制備及其在ACM復(fù)合材料中的應(yīng)用.pdf

1、橡膠基納米復(fù)合材料是以橡膠為基體，復(fù)合材料體系中至少有一種組分其一維尺寸要在100nm以下的新型納米復(fù)合材料，在當前材料領(lǐng)域，橡膠基納米復(fù)合材料將是研究的熱點之一。納米氮化硅(Si3N4)粉體是一種性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)陶瓷材料。由于它具有熱膨脹系數(shù)小、密度適中、硬度大、彈性模量高及熱穩(wěn)定性、自潤滑性、化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性好等特點因而被廣泛應(yīng)用。納米Si3N4陶瓷粉體在使用時非常容易團聚，這是因為納米Si3N4陶瓷粉體的比表面積非常大，同時具有

2、高表面自由能，這些都使得其在橡膠等聚合物體系中難于分散，從而導(dǎo)致橡膠納米復(fù)合材料優(yōu)異性能不能完全發(fā)揮。大分子表面改性劑能有效改善橡膠基體和納米顆粒之間的相容性、促進納米顆粒有效分散。本工作針對大分子表面改性劑的合成、納米Si3N4的表面改性、在橡膠基體中的分散以及納米復(fù)合材料的綜合性能等方面進行了研究。
　　 1．采用溶液接枝聚合法制備了低分子量液體聚丁二烯-γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(LMPB-g-KH570)接枝共聚

3、物，使用紅外(FTIR)、核磁(1H-NMR)、熱分析(TGA，DSC)等表征手段對接枝共聚物的結(jié)構(gòu)進行分析；結(jié)果表明，LMPB-g-KH570是接枝共聚物；LMPB-g-KH570的接枝率為27.13％-35.07％(質(zhì)量分數(shù)wt％)，接枝共聚物的熱穩(wěn)定性良好。VPO結(jié)果表明LMPB-g-KH570的數(shù)均分子量(Mn)=4025，符合大分子表面改性劑的數(shù)均分子量在3000-10000之間的要求。
　　 2．使用合成的大分子表面

4、處理劑LMPB-g-KH570對納米Si3N4進行表面修飾，采用FTIR、TGA、沉降試驗、透射電鏡(TEM)、接觸角和表面能等測定手段對改性后的粉體進行分析；結(jié)果表明LMPB-g-KH570與納米Si3N4發(fā)生化學(xué)鍵合，納米Si3N4顆粒表面包覆一層有機層，LMPB-g-KH570的利用率為63.67％，且其化學(xué)修飾利用率可以達到30.66％；納米Si3N4經(jīng)表面修飾后，納米Si3N4顆粒的表面能降低，在乙酸乙酯中分散均勻，有效阻止了

5、納米Si3N4的團聚；納米Si3N4經(jīng)表面改性后，表面親水性減弱，親油性增加，表面自由能由未改性的112.32J/M2降低到70.12J/M2。
　　 3．將大分子表面處理劑LMPB-g-KH570改性后的納米Si3N4粉體填充丙烯酸酯橡膠(ACM)，制備了納米Si3N4/ACM復(fù)合材料。利用RPA-8000、SEM、TEM等手段對納米復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能進行了分析和評價。結(jié)果表明，改性納米Si3N4能有效改善復(fù)合材料的微觀