納米二氧化硅-聚丙烯酸酯復(fù)合乳液的合成、性能與結(jié)構(gòu)表征.pdf

1、聚合物與無(wú)機(jī)納米的復(fù)合是納米科學(xué)與技術(shù)的重要組成部分，也是制備高性能聚合物材料的重要方法之一。由于丙烯酸酯聚合物的可加工性、可塑性與多功能性，使之成為納米復(fù)合材料的首選載體之一。
　　 本文對(duì)納米二氧化硅-聚丙烯酸酯復(fù)合乳液的合成及性能進(jìn)行研究。如果將納米粒子直接添加的聚合物中，由于納米SiO2親水性，易團(tuán)聚，將難以達(dá)到納米水平上穩(wěn)定分散。本研究工作首先合成出粒徑在100nm以下的納米級(jí)聚丙烯酸酯乳膠粒，在此基礎(chǔ)上合成了以偶聯(lián)劑

2、MPS改性后的納米SiO2為核，聚丙烯酸酯為殼的納米二氧化硅/聚丙烯酸酯核殼結(jié)構(gòu)的乳液，解決了納米粒子的團(tuán)聚問題，并改善了材料的力學(xué)性能。
　　 采用種子乳液聚合方法合成了聚丙烯酸酯乳液，探討乳化劑種類和配比、殼層單體滴加速度、反應(yīng)溫度、種子單體用量等因素對(duì)聚丙烯酸酯乳液性能和粒徑的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)陰離子乳化劑（SDS）和非離子乳化劑（OP-10）兩者的配比為2:1，反應(yīng)溫度為75℃，殼層單體滴加時(shí)間為速度為0.34ml/m

3、in,種子單體用量為15%時(shí)，乳液綜合性能最好，且得到粒徑100nm以下的乳膠粒。
　　 在純丙乳液聚合的基礎(chǔ)上，采用種子乳液聚合法制備出內(nèi)核為SiO2、殼層為具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸酯的核殼復(fù)合微粒，從二氧化硅用量、二氧化硅改性時(shí)間、偶聯(lián)劑加入量等因素對(duì)乳液的性能進(jìn)行探討。在力學(xué)性能方面，由于丙烯酸酯單體與接到二氧化硅表面偶聯(lián)劑的通過化學(xué)鍵結(jié)合，受力時(shí)可以承受更大的應(yīng)力變化，當(dāng)二氧化硅含量為0.18%時(shí)，與純丙乳膠膜相比，復(fù)合乳

4、膠膜的拉伸強(qiáng)度提高了47.27%、同時(shí)斷裂伸長(zhǎng)率也提高了17.48%。
　　 用激光粒度儀測(cè)試結(jié)果表明當(dāng)SiO2用量為0.18%，SiO2改性時(shí)間為3h，偶聯(lián)劑用量為3.75%時(shí)，乳膠粒的粒徑為70.42nm。隨著二氧化硅用量的增加，復(fù)合粒子的粒徑增大。FTIR譜圖證實(shí)了MPS已成功接到二氧化硅表面，在1620 cm-1～1680 cm-1范圍內(nèi)C=C雙鍵的吸收峰完全消失，證實(shí)單體和偶聯(lián)劑MPS完全參與反應(yīng)。TEM照片證實(shí)了復(fù)合

5、乳膠粒的核殼結(jié)構(gòu)，復(fù)合乳膠粒之間沒有團(tuán)聚具有良好的分散性。ESEM觀察到的納米復(fù)合膜的微觀結(jié)構(gòu)顯示二氧化硅經(jīng)改性之后，與有機(jī)物之間有很好的相容性。同時(shí)用丙酮對(duì)復(fù)合膜進(jìn)行刻蝕，用ESEM觀察刻蝕后膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，照片表明形成膜的微觀結(jié)構(gòu)是一個(gè)高度交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
　　 探討用不同的工藝合成硅溶膠/聚丙烯酸酯復(fù)合乳液，實(shí)驗(yàn)過程中獲得了直徑為1.5cm左右的星形狀物質(zhì)。用ESEM對(duì)所得物質(zhì)經(jīng)丙酮刻蝕后的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察分析形成原因。同時(shí)