膠原基納米復(fù)合紅外低發(fā)射率材料的研究.pdf

1、本論文以膠原(Ⅰ，Ⅲ 型)作為基材，制備了膠原、膠原接枝共聚物與金屬氧化物納米粒子的納米復(fù)合物。用紅外光譜(IR)、透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、元素分析儀(EA)、紅外發(fā)射率測(cè)定儀等對(duì)納米復(fù)合物的微觀結(jié)構(gòu)及其組成進(jìn)行分析，探討了制備條件對(duì)納米復(fù)合物的結(jié)構(gòu)與紅外發(fā)射率的影響，獲得了如下的一些結(jié)果。 1.在不同pH值、丙酮與水的比為1：1的膠原/丙酮-水溶液中，膠原大分子直接吸附到氧化銦、氧化鎳、氧化鋁納米

2、粒子表面制備了膠原/金屬氧化物納米復(fù)合物。研究了溶液pH、金屬氧化物納米粒子粒徑等對(duì)膠原吸附量及其復(fù)合物的紅外發(fā)射率的影響。結(jié)果表明：氫鍵、配位、靜電、親水作用控制著膠原大分子在氧化銦、氧化鋁納米粒子表面的吸附，而主導(dǎo)膠原分子在氧化鎳納米粒子表面的吸附的是靜電、親水作用。相應(yīng)地，膠原/氧化鋁、膠原/氧化銦納米復(fù)合物的紅外發(fā)射率的降低程度大于膠原/氧化鎳納米復(fù)合物。膠原與氧化銦、氧化鋁、氧化鎳的納米復(fù)合物存在最佳膠原吸附量，在這種吸附量下

3、，復(fù)合物的紅外發(fā)射率最低。同一金屬氧化物粒子粒徑越小，其復(fù)合物的紅外發(fā)射率降低的越多。30nm的氧化銦粒子的最佳吸附量為1.94g/100gIn2O3，其復(fù)合物紅外發(fā)射率為0.587。10nm的氧化鎳粒子的最佳吸附量為2.32g/100gNiO，其復(fù)合物紅外發(fā)射率為0.671。30nm的氧化鋁粒子的最佳吸附量為3.01g/100gAl2O3，其復(fù)合物紅外發(fā)射率為0.511。膠原大分子與金屬氧化物納米粒子之間的界面作用導(dǎo)致了復(fù)合物的紅外發(fā)

4、射率顯著降低。 2.在水溶液中將膠原大分子吸附到氧化銦、氧化鋁納米粒子表面，然后在引發(fā)劑的引發(fā)下進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)，在金屬氧化物納米粒子表面的膠原大分子上引入聚甲基丙烯酸甲酯支鏈、聚丙烯酸丁酯支鏈制備了膠原接枝共聚物/金屬氧化物核殼型復(fù)合納米粒子。研究了接枝反應(yīng)時(shí)間、金屬氧化物納米粒子粒徑對(duì)復(fù)合物殼層厚度及復(fù)合物紅外發(fā)射率的影響。結(jié)果顯示，該復(fù)合物具有核殼結(jié)構(gòu)，接枝時(shí)間在8～24h時(shí)，殼層為厚度小于15nm的連續(xù)膠原接枝共聚物層。

5、殼層的厚度隨接枝時(shí)間的增加、氧化物粒子粒徑的減小而增加。當(dāng)聚甲基丙烯酸甲酯支鏈接枝率為4％、聚丙烯酸丁酯支鏈接枝率為3.5％左右時(shí)，復(fù)合納米粒子在丙酮、氯仿等有機(jī)溶劑中具有良好的分散性。聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯支鏈的引入增加了膠原/金屬氧化物復(fù)合物的紅外發(fā)射率，增加程度隨接枝率的增加而增加。具有良好分散性的膠原-丙烯酸丁酯接枝共聚物/氧化鋁核殼型復(fù)合納米粒子的紅外發(fā)射率最低可至0.527，膠原-丙烯酸丁酯接枝共聚物/氧化銦核殼型復(fù)

6、合納米粒子的紅外發(fā)射率最低可至0.623，膠原-甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物/氧化銦核殼型復(fù)合納米粒子的紅外發(fā)射率最低可至0.631。 3.在硝酸鈰銨和偶氮二異丁腈的聯(lián)合引發(fā)下對(duì)膠原進(jìn)行接枝共聚改性，并用制得的膠原接枝共聚物顆粒與氧化銦、氧化鋁、氧化鎂納米粒子在超聲波振蕩下復(fù)合。研究了接枝溫度、引發(fā)劑濃度、單體濃度對(duì)膠原-聚甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物顆粒粒徑和接枝率的影響。結(jié)果表明，溫度為50～55℃，單體濃度為0.5～0.8mol/

7、L，聯(lián)合引發(fā)劑濃度為0.01+0.0lmol/L，丙酮和水作為萃取劑時(shí)，膠原接枝共聚物顆粒粒徑在40～100nm。膠原-聚甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物納米顆粒與金屬氧化物納米粒子之間具有較強(qiáng)的界面作用，相互協(xié)同自組裝成尺寸約為400～600nm的粒子團(tuán)簇。同時(shí)，膠原-聚甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物與氧化銦、氧化鋁、氧化鎂納米復(fù)合物的紅外發(fā)射率均比其單-組分顯著降低，最低程度最低的為氧化鋁復(fù)合物，最低可至0.521。膠原-聚甲基丙烯酸甲酯接枝共聚