有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合微球的合成及性能研究.pdf

1、由于有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合微球兼具有有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn)，并且通過(guò)調(diào)節(jié)兩相的組分、尺寸和結(jié)構(gòu)可得到特殊結(jié)構(gòu)和特殊性能的復(fù)合微球，近年來(lái)受到人們的廣泛關(guān)注。有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合微球作為潤(rùn)滑劑具有耐熱性好、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，并且在制備過(guò)程中可以通過(guò)調(diào)節(jié)其制備方法，制備出特殊形態(tài)及性能的有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合微球。本文通過(guò)兩種不同合成方法制備了具有不同結(jié)構(gòu)和性能的有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合潤(rùn)滑微球，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究，其主要工作如下：
　　 (1)插層型復(fù)合微

2、球的制備及表征。
　　 以苯乙烯(St)、二乙烯基苯(DVB)為有機(jī)單體與有機(jī)蒙脫土(OMMT)通過(guò)懸浮聚合制備有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合微球。有機(jī)蒙脫土是由蒙脫土(MMT)經(jīng)十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)離子交換后得到。有機(jī)蒙脫土與有機(jī)單體通過(guò)超聲波混合后，有機(jī)單體進(jìn)入到蒙脫土層間，在引發(fā)劑作用下進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中分子鏈段在蒙脫土層間進(jìn)行增長(zhǎng)，經(jīng)8h反應(yīng)固化，得到了聚苯乙烯/蒙脫土復(fù)合微球。
　　 利用傅立葉紅外光譜

3、儀(FT-IR)、X射線粉末衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)和掃描電子顯微鏡(SEM)表征了插層型復(fù)合微球的微觀結(jié)構(gòu)與形貌。結(jié)果表明，復(fù)合微球內(nèi)部為插層型結(jié)構(gòu)，即聚合物鏈段插入蒙脫土層間。用熱重(TG)分析法研究了復(fù)合微球的熱穩(wěn)定性能，純聚苯乙烯失重溫度為399℃，而MMT、DVB含量分別為5％和10％(質(zhì)量百分含量，下同)的復(fù)合微球失重溫度達(dá)437℃，提高了38℃。采用ZN-3A泥餅粘附系數(shù)測(cè)定儀測(cè)定了插層型復(fù)合微球在鉆井液

4、中的潤(rùn)滑性能，結(jié)果表明，復(fù)合微球能有效的降低鉆井液的摩阻系數(shù)(Kf)，降低了鉆井液的濾失量(FL)，改進(jìn)了鉆井液的潤(rùn)滑性能。
　　 (2)核殼型復(fù)合微球、空心微球的制備及表征。
　　 以2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(MTC)為功能單體與苯乙烯通過(guò)分散聚合制備了表面帶有正電荷的功能化聚苯乙烯微球。以聚苯乙烯微球?yàn)槟０?，正硅酸四乙?WEOS)為前驅(qū)體，在堿性條件下水解，前驅(qū)體TEOS生成的硅羥基顯負(fù)電性而被表面帶正電荷

5、的聚苯乙烯微球所捕獲，從而在聚苯乙烯種球表面形成包覆層，制備了聚苯乙烯/二氧化硅核殼微球，經(jīng)過(guò)煅燒的方法進(jìn)一步制備了二氧化硅空心微球。
　　 通過(guò)傅立葉紅外光譜儀(FT-IR)、X射線粉末衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)和掃描電子顯微鏡(SEM)表征了核殼微球及空心微球的微觀結(jié)構(gòu)與形貌。以植物油為基礎(chǔ)油，采用MR-S10B四球摩擦試驗(yàn)機(jī)測(cè)試了二氧化硅空心微球的潤(rùn)滑性能。結(jié)果表明，在較低載荷下，二氧化硅空心微球具有較好的