PMMA-SiO2接枝復合預分散母料的制備及其分散性研究.pdf

1、無機納米顆粒具有一系列優(yōu)異的功效,因而可廣泛應用于紡織纖維的功能改性和功能整理。但無機納米顆粒親水性強、表面能高,在儲存和應用過程中極易發(fā)生大規(guī)模的團聚。該問題的存在,已極大地限制了納米功能顆粒的應用。
　　 本課題緊密圍繞納米顆粒易團聚、難分散這一關鍵共性問題,以納米SiO2為代表性功能顆粒,以甲基丙烯酸甲酯MMA為代表性單體,通過偶聯錨固和聚合物接枝改性調控SiO2在單體介質、PMMA/SiO2預分散母料中的分散性,并調控預

2、分散母料的接枝交聯結構。繼而通過熔融共混研究堆積SiO2顆粒在熔融剪切場中的稀釋分散性及其分散機理。在此基礎上,優(yōu)選可分散性好的預分散母料,通過溶液共混和靜電紡絲,制備高分散性的PMMA/SiO2電紡纖維。論文重點對PMMA基體中SiO2在單體分散液、預分散母料、共混基體以及電紡纖維中的分散狀態(tài),特別是在熔融共混過程中的稀釋分散性進行了深入探討。
　　 首先,調控PMMA/SiO2接枝復合預分散母料的接枝交聯狀態(tài)。以自制納米Si

3、O2乙醇分散液為原料,通過帶雙鍵硅烷偶聯劑MPS的偶聯改性和介質置換,制得高分散性的SiO2單體分散液:再通過原位本體聚合,對SiO2顆粒表面進行接枝改性,制得高無機含量、高分散性的PMMA/SiO2接枝復合預分散母料。在此基礎上重點考察預分散母料的接枝和交聯狀態(tài),及其對SiO2顆粒分散性的影響。發(fā)現MPS偶聯改性不但可有效解決介質置換過程中SiO2的團聚問題,而且還可調控原位本位聚合過程中SiO2表面的接枝交聯狀態(tài),進而可在保證SiO

4、2高分散性的同時,賦予復合母料以簡單接枝和復雜接枝二種不同的接枝交聯結構。其中,簡單接枝狀態(tài)下,每個SiO2顆粒只簡單接枝一層高分子鏈,而復雜接枝狀態(tài)下,整個母料會形成以SiO2顆粒為交聯點的立體網絡交聯結構。
　　 其次,研究復合預分散母料內堆積SiO2顆粒在熔融剪切場中的稀釋再分散性。將預分散母料與PMMA樹脂進行熔融共混,制得低無機含量的PMMA/SiO2共混復合材料。通過切片透射電鏡(Section-TEM)考察SiO2

5、接枝狀態(tài)及其含量對最終基體中SiO2分散性的影響。并在觀察熔融共混過程中SiO2分散狀態(tài)演化的基礎上,探索熔體剪切場中堆積SiO2顆粒的稀釋分散機理。發(fā)現:熔融過程中,預分散母料可不斷地被基體高分子溶脹稀釋、并受剪切場作用而被破碎分裂,因而最終堆積SiO2粒子可被不斷剝落和擴散遷移到基體中。在此過程中,預分散母料的接枝交聯狀態(tài)對SiO2粒子可分散性的影響最為明顯。復雜接枝狀態(tài)下,預分散母料內堆積SiO2粒子不能被有效剝離。只有在簡單接枝

6、狀態(tài)下,SiO2粒子與基體相容性好,且沒有形成立體交聯結構,因而即使在高無機含量下,也可實現在基體中初級粒子形式的高度均勻穩(wěn)定分散。
　　 最后,研究高稀釋分散性PMMA/SiO2在靜電紡絲中的應用可能性。將簡單接枝預分散母料與PMMA樹脂溶液共混后,再通過靜電紡絲制備相應的PMMA/SiO2復合纖維。在優(yōu)化制備工藝基礎上,重點研究電紡體系配方、工藝參數等因素對纖維外觀形貌及纖維內SiO2分散狀態(tài)的影響,并提出相應的高分散性PM