機(jī)械力化學(xué)法制備有機(jī)改性二氧化硅及其復(fù)合材料的研究.pdf

1、有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合材料兼?zhèn)溆袡C(jī)材料和無(wú)機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn)，綜合性能優(yōu)異，應(yīng)用廣泛。在有機(jī)聚合物基體中添加無(wú)機(jī)粒子制備兩相分散均勻的有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合材料一直是熱點(diǎn)，無(wú)機(jī)粒子在聚合物基體中的均勻分散問(wèn)題和兩相界面結(jié)合問(wèn)題制約著有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合材料的發(fā)展。
　　本文采用機(jī)械力化學(xué)法對(duì)二氧化硅進(jìn)行表面有機(jī)改性處理，選取苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯兩種活性單體為有機(jī)改性單體。通過(guò)粒徑分析、紅外光譜分析、活性指數(shù)測(cè)定、熱重分析、表面潤(rùn)濕性分析、透射電鏡分析等對(duì)改

2、性二氧化硅粉體的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征，對(duì)比分析了改性前及改性后二氧化硅的結(jié)構(gòu)與性能，以及兩種改性劑的改性效果；將改性后的兩種二氧化硅與未改性的二氧化硅添加到不飽和聚酯樹(shù)脂中，然后通過(guò)沉降分析、吸水率、彎曲強(qiáng)度、斷面掃描、熱分析等對(duì)所制備的復(fù)合材料的性能進(jìn)行表征分析。
　　經(jīng)過(guò)高能球磨苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯改性后，苯乙烯改性無(wú)機(jī)粒子的平均中位粒徑為1.849μm，甲基丙烯酸甲酯改性二氧化硅平均粒徑為1.687μm，粒徑分布較寬；苯乙烯

3、改性二氧化硅粒子的活性指數(shù)最高可達(dá)93.5％，而甲基丙烯酸甲酯改性二氧化硅的活性指數(shù)僅為60.5％；改性粉體漿料具有一定的沉降穩(wěn)定性，沉降物為絮狀物，不會(huì)結(jié)塊，甲基丙烯酸甲酯改性粉體的沉降物結(jié)合成密實(shí)硬塊；苯乙烯改性粉體的表面具有良好的疏水性，表面接觸角可達(dá)128.8°，甲基丙烯酸甲酯改性二氧化硅的表面接觸角僅為41.7°，未改性粉體材料則具有極強(qiáng)的親水性；經(jīng)過(guò)球磨改性后粒子的形狀不規(guī)則，尺寸不均一，苯乙烯改性粉體表面含有一層透明有機(jī)包

4、覆層；經(jīng)過(guò)紅外分析表明表面的有機(jī)物與無(wú)機(jī)粒子之間存在化學(xué)鍵的鏈接；熱分析結(jié)果定量表明苯乙烯改性粉體表面接枝有機(jī)物的含量約為4.39％，而甲基丙烯酸甲酯改性粉體的表面接枝率僅為1.8％；正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化分析了工藝條件對(duì)改性效果的影響，結(jié)果表明球料比對(duì)有機(jī)改性的效果影響作用最大，球磨時(shí)間的影響次之，球磨轉(zhuǎn)速的影響作用最小。
　　對(duì)所制備的復(fù)合材料進(jìn)行分析表征得知：改性后的二氧化硅/不飽和聚酯復(fù)合漿料具有良好的沉降穩(wěn)定性，所制備的復(fù)合材料吸

5、水率低，添加未改性二氧化硅使復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度降低了4.89MPa，而添加改性二氧化硅則使復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度提高約5～9MPa，改性二氧化硅在樹(shù)脂基體中分散均勻，相容性好，并且提高了樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性，在相同的失重率下，改性二氧化硅所制備復(fù)合材料耐熱溫度可以提高5～10℃。
　　機(jī)械力化學(xué)法能夠制備出與有機(jī)聚合物有良好相容性的無(wú)機(jī)粒子，在高能球磨作用下，使其表面實(shí)現(xiàn)由親水性向疏水性的轉(zhuǎn)變，大幅度改善無(wú)機(jī)粒子與有機(jī)聚合物的相容性，制備出