白炭黑表面構(gòu)筑高分子刷及其應(yīng)用研究.pdf

1、白炭黑作為性能優(yōu)良的補(bǔ)強(qiáng)填料，被廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠和涂料等諸多領(lǐng)域。在白炭黑表面構(gòu)筑高分子刷能使白炭黑粒子不僅具有無(wú)機(jī)粒子的高強(qiáng)高模特性，也具有高分子刷的柔順性，同時(shí)高分子刷中的活性官能團(tuán)能夠賦予白炭黑粒子更多的功能性。本論文首先采用表面原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法(ATRP)在白炭黑表面構(gòu)筑了高分子刷，即在白炭黑表面分別接枝了兩種不同的聚合物，且將接枝了聚合物的白炭黑粒子作為填料，分別添加到聚氨酯泡沫和硅橡膠中制備了復(fù)合材料，并對(duì)復(fù)合材料的

2、性能進(jìn)行了研究。具體結(jié)果如下：
　?。?）使用3-氨基丙基三乙氧基硅烷和溴異丁酰溴逐步對(duì)白炭黑表面進(jìn)行了化學(xué)改性，使白炭黑表面接枝能夠引發(fā)ATRP的引發(fā)劑官能團(tuán)，然后用其引發(fā)單體聚(乙二醇)甲基醚丙烯酸甲酯(PEGMA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)在白炭黑表面進(jìn)行ATRP，分別得到SiO2-g-P(PEGMA)和SiO2-g-PMMA雜化粒子。分別采用紅外(FTIR)、X射線光電子能譜(XPS)、熱分析(TGA)和投射電鏡(TEM)

3、對(duì)白炭黑表面的ATRP引發(fā)劑的結(jié)構(gòu)和形態(tài)進(jìn)行了表征和分析，F(xiàn)TIR和XPS測(cè)試結(jié)果表明白炭黑表面成功接枝了ATRP引發(fā)劑官能團(tuán)，TGA結(jié)果表明白炭黑表面引發(fā)劑的接枝密度為9.1 Br/nm2，TEM結(jié)果表明接枝引發(fā)劑官能團(tuán)后白炭黑的團(tuán)聚現(xiàn)象減弱。采用同樣的方法分析了白炭黑表面接枝聚合物的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)P(PEGMA)和PMMA成功接枝到了白炭黑表面，白炭黑團(tuán)聚現(xiàn)象減弱。同時(shí)在不同的催化劑濃度、配體濃度、反應(yīng)時(shí)間及單體濃度下進(jìn)行了單

4、體PEGMA在白炭黑表面的ATRP，研究了催化劑濃度、配體濃度、反應(yīng)時(shí)間及單體濃度對(duì)白炭黑表面聚合物接枝量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)單體、SiO2-Br、配體PMDETA、CuBr和CuBr2的物質(zhì)的量之比為100:1:1:1:0.2時(shí)，白炭黑表面聚合物的接枝量最多。
　?。?）將不同含量的未改性的白炭黑和對(duì)應(yīng)的表面接枝有P(PEGMA)的白炭黑粒子作為填料，添加到聚氨酯材料中制備了聚氨酯泡沫材料，研究了白炭黑粒子接枝前后不同的填充量對(duì)聚

5、氨酯泡沫材料的泡孔形態(tài)、熱性能及壓縮性能的影響。研究結(jié)果表明：當(dāng)填料含量為1wt％時(shí)，相對(duì)于未改性填料，表面接枝P(PEGMA)的白炭黑填充聚氨酯泡沫材料的平均孔徑減小了81 um，儲(chǔ)能模量提高了53.9%，比壓縮強(qiáng)度提高了7.9%。
　?。?）將不同含量的未改性的白炭黑和表面接枝有PMMA的白炭黑粒子作為填料，添加到硅橡膠基體中制備復(fù)合材料，研究了白炭黑接枝前后不同的填充量在硅橡膠復(fù)合材料中的分散性及其對(duì)硅橡膠材料的硫化性能和力