PMMA-無機(jī)納米復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是丙烯酸酯類中最重要的一種材料。由于PMMA具有優(yōu)良的物理及化學(xué)性能，已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門中得到廣泛應(yīng)用的塑料產(chǎn)品之一。但PMMA表面硬度不夠，耐磨性較差，在80℃～90℃以上便開始軟化變形，這些缺陷限制了它的應(yīng)用范圍。將無機(jī)納米粒子加入PMMA，既可以提高它的抗紫外線輻射的性能，同時(shí)也會(huì)改善材料的力學(xué)和熱學(xué)性能。它兼具無機(jī)材料的特點(diǎn)(如剛性、高熱穩(wěn)定性和特殊的光電磁性能等)和聚合物材料的優(yōu)點(diǎn)(如彈性、介電性

2、、延展性和可加工性等)，而且由于無機(jī)粒子在聚合物基體中是以納米粒子的形式均勻分布的，所以這種納米復(fù)合材料往往在電學(xué)、光學(xué)、光電和非線性光學(xué)等領(lǐng)域還具有一些特殊應(yīng)用。由于無機(jī)納米粒子粒徑小、比表面積大、表面能高而極易相互團(tuán)聚，難以最大限度地發(fā)揮其納米效應(yīng)。因此，降低納米粒子的表面能，減弱粒子的表面極性，提高納米粒子與聚合物的相容性是制備聚合物/無機(jī)納米復(fù)合材料的關(guān)鍵。如何改善納米粒子與聚合物的相容性，提高PMMA的熱穩(wěn)定性及力學(xué)性能，擴(kuò)大

3、PMMA材料的應(yīng)用范圍是我們研究工作的目標(biāo)。 本文以納米二氧化鈦粒子為原料，采用硅烷偶聯(lián)劑和有機(jī)/無機(jī)相結(jié)合的兩種方法對(duì)粒子表面進(jìn)行化學(xué)改性，然后采用兩種不同方法制備了PMMA基的無機(jī)納米復(fù)合體系，并對(duì)復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。研究?jī)?nèi)容包括以下三個(gè)方面： (1)根據(jù)不同的應(yīng)用目的對(duì)納米二氧化鈦進(jìn)行表面改性。篩選出改性效果較好的硅烷偶聯(lián)劑(KH570)改性，研究了硅烷偶聯(lián)劑用量、反應(yīng)時(shí)間、pH值對(duì)納米粒子改性效

4、果的影響；采用無機(jī)/有機(jī)相結(jié)合的方法改性，并對(duì)其改性機(jī)理和過程進(jìn)行了分析。 (2)采用無皂乳液聚合法制備具有核/殼結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合粒子，對(duì)納米粒子用量、MMA單體用量及加入方式、引發(fā)劑用量、聚合反應(yīng)溫度等因素對(duì)無皂乳液聚合反應(yīng)的影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并對(duì)復(fù)合材料粒子的結(jié)構(gòu)、聚合機(jī)理進(jìn)行了分析。 (3)采用原位聚合法制備納米復(fù)合材料，通過力學(xué)性能測(cè)試和熱重分析，研究了無機(jī)粒子的用量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性能的影響，并分析了