SiO2平面及球形聚合物刷的制備及其研究.pdf

1、聚合物基納米復(fù)合材料兼具聚合物和無(wú)機(jī)材料兩者的性能，在過(guò)去幾十年中得到廣泛關(guān)注。然而由于無(wú)機(jī)有機(jī)材料之間相容性差對(duì)復(fù)合材料的綜合性能有一定影響，因此對(duì)無(wú)機(jī)納米材料進(jìn)行表面改性至關(guān)重要。在無(wú)機(jī)材料表面制備聚合物刷是改善無(wú)機(jī)納米材料與聚合物之間相容性的一個(gè)重要方法。因此，研究無(wú)機(jī)基材表面聚合物刷的性質(zhì)與納米復(fù)合材料性能之間的關(guān)系成為復(fù)合材料領(lǐng)域研究中的一個(gè)重要方向。
　　本文首先采用表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)技術(shù)在硅片表面

2、以及SiO2顆粒表面制備聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)刷，然后對(duì)其進(jìn)行各類測(cè)試表征，重點(diǎn)研究接枝聚合物分子量及其分布、基材對(duì)接枝聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）的影響，通過(guò)改變SiO2粒子半徑，探究曲率對(duì)聚合物刷上述性能的影響，同時(shí)將硅球聚合物刷與本體PMMA進(jìn)行共混制備聚合物納米復(fù)合材料，對(duì)聚合物刷性質(zhì)與納米復(fù)合材料中無(wú)機(jī)納米粒子分散及性質(zhì)之間的關(guān)系做初步探索。
　　采用水接觸角、原子力顯微鏡(AFM)、橢偏儀等手段對(duì)Si-PMMA刷

3、的表面性能、形貌、聚合物層的厚度及其Tg進(jìn)行表征。水接觸角測(cè)試結(jié)果表明Si-PMMA刷表面親水性有所降低;AFM顯示其表面平整度較高且較致密;橢偏儀測(cè)試結(jié)果表明接枝聚合物刷的厚度，在一定時(shí)間范圍內(nèi)，隨著聚合時(shí)間的增加而增加;Si-PMMA的Tg遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本體PMMA，且隨著聚合物刷層厚度的增加Tg有所降低。
　　采用透射電子顯微鏡(TEM)、紅外光譜(FT-IR)、熱重(TGA)、差示掃描量熱儀(DSC)等手段對(duì)SiO2-PMMA刷

4、進(jìn)行表征。TEM、FT-IR、TGA測(cè)試結(jié)果表明PMMA均已化學(xué)接枝在硅球表面，TEM顯示在一定聚合時(shí)間內(nèi)，接枝聚合物的厚度與聚合時(shí)間成正比例關(guān)系，與SiO2曲率成反比例關(guān)系。通過(guò)DSC對(duì)硅球聚合物刷層的Tg進(jìn)行了分析，顯示SiO2-PMMA刷的Tg相對(duì)于本體聚合物提高了近20℃，而與SiO2曲率及接枝聚合物刷的厚度關(guān)系不大。
　　通過(guò)凝膠滲透色譜(GPC)測(cè)試溶液中自由聚合物聚合物及接枝聚合物的分子量及分子量分布(PDI)，結(jié)果