二甲基丙烯酸鋅的合成、結(jié)構(gòu)表征及應(yīng)用.pdf

1、納米Si3N4陶瓷粉體(<100nm)不但具有納米材料獨(dú)特的效應(yīng),而且還具有高強(qiáng)度、高韌性、超塑性以及獨(dú)特功能。納米Si3N4陶瓷粉體比表面積比較大(50m2/g~80m2/g),同時(shí)具有高表面自由能,非常容易團(tuán)聚,導(dǎo)致其在橡膠等高分子聚合物中難于分散,從而導(dǎo)致Si3N4納米材料優(yōu)異性能不能在復(fù)合材料中發(fā)揮出來。因此,我們?cè)O(shè)計(jì)合成大分子表面改性劑,對(duì)納米氮化硅進(jìn)行表面包覆改性實(shí)現(xiàn)納米氮化硅表面的有機(jī)化,這樣既能提高納米氮化硅粉體在橡膠基

2、體的相容性和分散程度,充分發(fā)揮其功能,又能利用大分子表面改性劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的優(yōu)點(diǎn)對(duì)橡膠起到補(bǔ)強(qiáng)作用,充分發(fā)揮二者的協(xié)同效應(yīng)。本論文利用自制的二甲基丙烯酸鋅(ZDMA)原位聚合生成聚二甲基丙烯酸鋅(PZDMA)大分子表面改性劑對(duì)納米氮化硅進(jìn)行表面包覆,制備了納米氮化硅/三元乙丙橡膠(Si3N4/EPDM)和二甲基丙烯酸鋅/三元乙丙橡膠(ZDMA/EPDM)復(fù)合材料,并對(duì)他們的性能進(jìn)行研究。論文分五個(gè)部分:
　　第一章介紹了納米Si3

3、N4粉體的基本性質(zhì)、結(jié)構(gòu)與性能,以及在復(fù)合材料中應(yīng)用研究進(jìn)展;用納米粉體填料改性橡膠的研究進(jìn)展;橡膠的種類等,最后提出了本論文的設(shè)計(jì)思想和研究?jī)?nèi)容。
　　第二章通過一步法合成了二甲基丙烯酸鋅(ZDMA)粉體,同時(shí)也用化學(xué)沉淀法合成了二甲基丙烯酸鋅(ZDMA)。運(yùn)用FT-IR、NMR、XRD和粒徑分布對(duì)合成產(chǎn)物進(jìn)行了表征和分析,并對(duì)兩種方法合成的二甲基丙烯酸鋅進(jìn)行了相關(guān)性能的比較;通過平行實(shí)驗(yàn)優(yōu)化選擇了反應(yīng)溫度、分散溶液、非離子表面

4、活性劑及其用量等合成的影響因素,確定了最佳的工藝條件,并探討了分散溶液的回收利用問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,一步法合成ZDMA優(yōu)勢(shì)明顯,達(dá)到了預(yù)期實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?br>　　第三章應(yīng)用合成的ZDMA原位聚合合成PZDMA包覆改性納米Si3N4粉體。FTIR表明了ZDMA發(fā)生了原位聚合,合成的PZDMA包覆了納米Si3N4粉體;通過沉降實(shí)驗(yàn)確定了ZDMA原位聚合的最佳包覆處理工藝條件,TEM表明處理后的納米粉體在有機(jī)溶劑中分散良好,并應(yīng)用納米粒度測(cè)定儀

5、比較了處理前后Si3N4納米顆粒的粒徑分布;初步探討了ZDMA在納米Si3N4表面原位聚合形成PZDMA的機(jī)理。
　　第四章應(yīng)用一步法合成的ZDMA直接填充三元乙丙橡膠,硫化后制備了ZDMA/EPDM橡膠復(fù)合材料。研究了復(fù)合材料的力學(xué)性能、耐熱老化性能、耐油性能和耐磨性能等。結(jié)果表明,當(dāng)ZDMA粉體的用量為2.0份時(shí),ZDMA/EPDM橡膠復(fù)合材料與原三元乙丙橡膠相比,耐油性及其綜合性能均有一定程度的提高。
　　第五章應(yīng)用通

6、過ZDMA原位聚合的PZDMA包覆改性的納米Si3N4粉體填充改性三元乙丙橡膠,制備Si3N4/EPDM橡膠納米復(fù)合材料。研究了包覆改性的納米Si3N4在橡膠基體中的分散性、橡膠納米復(fù)合材料的力學(xué)性能、耐熱老化性能、耐油性能和耐磨性能等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,納米Si3N4在橡膠基體中得到了較好的分散,硫化后的橡膠納米復(fù)合材料與原三元乙丙橡膠硫化樣品相比,其撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、耐磨性等具有顯著提高,并明顯地改善了耐油性能,尤其是耐熱油性能。最后