介孔二氧化硅及其復(fù)合材料的制備和性能研究.pdf

1、介孔二氧化硅(SiO2)材料具有很高的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性,較高的比表面積,同時還具有在納米范圍內(nèi)規(guī)則排列且可調(diào)的孔道結(jié)構(gòu),這些優(yōu)勢使其在光、電、磁等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。制備納米介孔SiO2/聚合物復(fù)合材料是納米介孔SiO2材料的一個重要應(yīng)用方面,納米粒子的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)及宏觀量子隧道效應(yīng)及其具有的許多優(yōu)異特性,使得納米粒子填充在聚合物中不僅能提高材料的各方面性能,還能賦予聚合物新的功能。 本論文主要以納米

2、介孔SiO2材料的合成、性能分析和應(yīng)用為研究對象,采用復(fù)合模板法制備了一系列納米介孔SiO2材料。在此基礎(chǔ)上制備了納米介孔SiO2/PMMA復(fù)合材料和復(fù)合光學(xué)薄膜,并對其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究。 首先,在溫和堿性條件下,使用混合有機(jī)模板劑,以正硅酸四乙酯(TEOS)為硅源,制備得到粒徑在60～500 nm可調(diào),外觀形貌良好、比表面積大、同時具有有序孔道結(jié)構(gòu)的介孔SiO2微球。研究表明,適當(dāng)比例的復(fù)合模板劑和適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度、攪拌速度

3、及pH值有利于形成球形的、粒徑均一、介孔孔道規(guī)則的介孔SiO2材料。 其次,對SiO2進(jìn)行表面烷基化處理后,通過無皂乳液聚合制得納米介孔SiO2/PMMA復(fù)合材料。討論了引發(fā)劑用量的影響,并使用FTIR、XRD、TEM、SEM、TG、DSC、BET等儀器對復(fù)合材料的性能進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn),復(fù)合材料仍保持著良好的形貌和較為有序的孔道結(jié)構(gòu)、較高的比表面積,分散性也得到較大改善。 再次,采用勻膠鍍膜法制備了納米介孔SiO2/

4、PMMA復(fù)合光學(xué)薄膜,并著重研究其光學(xué)、熱學(xué)性能。結(jié)果表明,納米介孔SiO2含量較低時(2～6％),隨著SiO2含量的增大,復(fù)合薄膜在低波長范圍內(nèi)的透射率有所提高。但納米介孔SiO2含量大于6％時,由于納米介孔SiO2對280～800 nm波長范圍的光具有較強(qiáng)的反射性能,其加入量越大則這種反射性能越強(qiáng),并且納米SiO2添加量過多時也會造成在復(fù)合體系中的少量團(tuán)聚現(xiàn)象,結(jié)果導(dǎo)致納米介孔SiO2/PMMA復(fù)合薄膜的透光率明顯降低。所以納米介孔