納米孔硅氣凝膠-聚苯乙烯核殼復合材料合成制備工藝研究.pdf

1、當今世界能源緊缺,能耗嚴重,所以節(jié)能技術的研究具有重要的意義,因此我們需要加大開發(fā)新型節(jié)能材料的研究。納米孔硅氣凝膠是一種新型的輕質多孔非晶態(tài)絕熱材料,具有隔熱保溫性能優(yōu)、導熱系數(shù)小及吸附性強等特點,但由于其親水性及結構強度低等缺陷,使得氣凝膠很難在實際應用中保持結構的穩(wěn)定性。聚苯乙烯板由于其強度高、吸水性低、施工方便等優(yōu)點已逐漸成為國內(nèi)外現(xiàn)行主要外墻保溫材料,但其導熱系數(shù)還是較高。因此,本文通過有機無機聚合反應來實現(xiàn)兩者的優(yōu)勢互補,以

2、研究新型的高效復合保溫材料。
　　 本論文采用乳液聚合法,形成以SiO2氣凝膠粒子為核,有機相聚苯乙烯為殼的核殼結構復合微球材料。試驗進一步對氣凝膠表面改性工藝中KH570的用量進行了研究,用紅外光譜與分散性試驗對修飾效果進行了表征。通過正交試驗法確定了聚合體系最佳的配比值；試驗還研究了：體系pH值、超聲分散工藝、聚合反應溫度及時間對核殼復合微球制備中苯乙烯單體轉化率、微觀形貌的影響。同時,通過測量復合微球材料的密度及導熱系數(shù),

3、研究了其導熱性能的變化。最后,試驗針對復合微球形成機理進行了探討,并通過微觀分析最終確定了復合微球的核殼組分。
　　 試驗結果表明：KH570與氣凝膠質量比為45％時,氣凝膠的改性效果最佳,紅外光譜分析顯示,KH570已成功地接枝到氣凝膠粒子的表面上。正交試驗優(yōu)選出聚合體系最佳配比為：改性SiO2氣凝膠為1.0g,苯乙烯為10ml,SDBS為0.025g及KPS為0.1g。試驗得到了pH值對苯乙烯轉化率及核殼結構形貌的影響規(guī)律,

4、優(yōu)選pH值為7；聚合體系超聲功率為500W,超聲分散時間為20min時,所得核殼復合微球形貌最好；而隨著聚合反應溫度的升高,苯乙烯的轉化率逐漸變大,在85℃時,轉化率達到最大為68.01％,通過TEM觀察發(fā)現(xiàn),最佳溫度為75℃時,其核殼結構形貌最好。試驗得出了聚合反應時間對苯乙烯轉化率及核殼結構的影響規(guī)律,后通過乳液粘度試驗進一步證明了最佳聚合反應時間為10h。試驗研究發(fā)現(xiàn)核殼復合材料導熱系數(shù)較純聚苯乙烯顆粒有所降低；并通過對核殼復合微