2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、本文將聲化學(xué)技術(shù)應(yīng)用于制備具有電磁功能的聚合物/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料,利用超聲空化效應(yīng)產(chǎn)生的強(qiáng)烈分散、攪拌作用使無(wú)機(jī)納米材料納米分散的同時(shí)進(jìn)行單體的原位聚合,制備了聚苯乙烯F/Ve<,3>O<,4>、聚苯胺/Fe<,3>O<,4>、聚吡咯/Fe<,3>O<,4>和聚苯胺/碳納米管等幾種具有電磁功能的聚合物/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料,研究了制備的復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能,解決了聚合物/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料制備過程中無(wú)機(jī)納米材料的分散及與聚合物穩(wěn)定復(fù)合的問題,

2、為功能性聚合物/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料的制備提供了一種新技術(shù)。 一、通過超聲輻照引發(fā)Fe<,3>0<,4>存在時(shí)的苯乙烯細(xì)乳液聚合,成功地制備了聚苯乙烯(PS)/Fe304磁性復(fù)合乳液及復(fù)合材料。整個(gè)過程分為兩步:穩(wěn)定劑輔助下FeO<,4>在單體中的分散和Fe<,3>,O<,4>存在下超聲輻照引發(fā)的細(xì)乳液聚合。研究了穩(wěn)定劑類型和濃度、乳化劑濃度、助乳化劑濃度、超聲功率、Fe<,3>O<,4>用量等因素對(duì)聚合反應(yīng)速率,單體轉(zhuǎn)化率

3、及凝膠量的影響。結(jié)果表明,穩(wěn)定劑Span—80濃度為2.5wt%時(shí)產(chǎn)生的凝膠量最少;提高乳化劑濃度,降低助乳化劑濃度使產(chǎn)生的凝膠量增多;提高超聲功率聚合反應(yīng)速率提高;Fe<,3>O<,4>的加入及用量的增加使聚合反應(yīng)速率提高,其原因是Fe<,3>O<,4>高了超聲空化強(qiáng)度,并且可游離出Fe<'2+>,與聲致H<,2>O<,2>反應(yīng)生成OH,從而增加了引發(fā)聚合的自由基數(shù)目。研究了水的聲致分解產(chǎn)物和H<,2>O<,2>產(chǎn)率,發(fā)現(xiàn)微量SDS和

4、Fe<'2+>的存在降低了聲致H<,2>O<,2>產(chǎn)率,推測(cè)超聲引發(fā)乳液聚合的自由基的最主要的初始來(lái)源是水聲致分解產(chǎn)生的自由基。Fe<,3>O<,4>存在下超聲引發(fā)的細(xì)乳液聚合的動(dòng)力學(xué)與常規(guī)細(xì)乳液聚合相似,不存在明顯的恒速期。用TEM、GFC、FTIR、FG、DSC等表征PS/Fe<,3>O<,4>磁性復(fù)合乳液及復(fù)合材料的形態(tài)結(jié)構(gòu)和性能。結(jié)果表明PS/Fe<,3>O<,4>復(fù)合乳液中存在兩種形式的乳膠粒:不含F(xiàn)e<,3>O<,4>粒子的

5、純PS乳膠粒和含F(xiàn)e<,3>O<,4>粒子的PS乳膠粒;聚合過程中Fe<,3>O<,4>的存在使制備的乳膠粒的粒徑分布變寬、PS分子量降低、分子量分布變寬、熱分解溫度提高。磁性復(fù)合乳液具有明顯的磁響應(yīng)性,PS/Fe<,3>O<,4>復(fù)合微粒能通過外加磁場(chǎng)從乳液中分離出來(lái),振蕩后又可以重新分散在乳液中。 二、利用超聲空化效應(yīng)使Fe<,3>O<,4>納米分散的同時(shí),進(jìn)行初始中性介質(zhì)中苯胺的化學(xué)氧化聚合,制備了具有導(dǎo)電性和磁性的聚苯胺

6、/Fe<,3>O<,4>納米復(fù)合材料,避免了現(xiàn)有方法制備聚苯胺/Fe<,3>O<,4>復(fù)合材料因介質(zhì)酸性使Fe<,3>O<,4>損失大的問題。初始中性介質(zhì)中進(jìn)行苯胺的化學(xué)氧化聚合,最優(yōu)氧化劑/單體的摩爾比為2:1,制備的聚苯胺為中間氧化態(tài),被硫酸氫根摻雜,其電導(dǎo)率為0.21S/cm。通過TEM、FTIR、XRD、TG等表征聚苯胺/Fe<,3>O<,4>復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能。結(jié)果表明,超聲輻照破壞了Fe<,3>O<,4>納米粒子的團(tuán)聚,生

7、成的聚苯胺沉積在Fe<,3>O<,4>納米粒子表面,形成聚苯胺包覆Fe<,3>O<,4>的復(fù)合微粒。制備過程中Fe<,3>O<,4>的存在降低了生成的聚苯胺的結(jié)晶性。Fe<,3>O<,4>與聚苯胺之間存在強(qiáng)的相互作用,如氫鍵,從而使聚苯胺的摻雜度和熱穩(wěn)定性提高。隨Fe<,3>O<,4>含量增加,復(fù)合材料的電導(dǎo)率降低,磁性增加。Fe<,3>O<,4>含量為60%時(shí),聚苯胺/Fe<,3>O<,4>復(fù)合材料的電導(dǎo)率為7.04×10<'-4>S

8、/cm,飽和磁化強(qiáng)度為30.6emu/g。 三、利用超聲空化效應(yīng)使Fe<,3>O<,4>粒子納米分散的同時(shí),通過化學(xué)氧化聚合法聚合吡咯,制備了具有優(yōu)異導(dǎo)電性和磁性的聚吡咯/Fe<,3>O<,4>納米復(fù)合材料。用TEM、FTIR、XRD、TG等表征聚吡咯/Fe<,3>O<,4>復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能。結(jié)果表明,生成的聚吡咯沉積在Fe<,3>O<,4>納米粒子表面,形成聚吡咯包覆Fe<,3>O<,4>的復(fù)合微粒。Fe<,3>O<,4>

9、的存在提高了聚吡咯的摻雜度和熱穩(wěn)定性。聚吡咯/Fe<,3>O<,4>復(fù)合微粒同時(shí)具有導(dǎo)電性和磁性,且其導(dǎo)電性和磁性可通過控制復(fù)合材料中Fe<,3>O<,4>含量得到調(diào)控。隨Fe<,3>O<,4>含量增加,復(fù)合材料的電導(dǎo)率先增加后降低,磁性則一直增加。Fe<,3>O<,4>含量為40%時(shí),聚吡咯/Fe<,3>O<,4>復(fù)合材料電導(dǎo)率為11.26S/cm,飽和磁化強(qiáng)度為23emu/g。 四、利用超聲空化效應(yīng),在實(shí)現(xiàn)碳納米管(CNTs

10、)納米分散的同時(shí)通過化學(xué)氧化法聚合苯胺,制備了聚苯胺(PANI)包覆CNTs結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。先用苯胺浸潤(rùn)C(jī)NTs再加入HCl溶液,使CNTs借助于表面吸附的苯胺分散在反應(yīng)體系中,避免了CNTs的表面化學(xué)處理及表面活性劑的使用。超聲對(duì)碳納米管的分散效果大大優(yōu)于常規(guī)攪拌。氧化聚合反應(yīng)前,一些苯胺吸附在碳納米管表面,聚合完成后形成聚苯胺包覆CNTs的復(fù)合微管。改變苯胺和CNTs的用量比可以調(diào)控包覆層聚苯胺的厚度,從而改變PANI/CNTs復(fù)合

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