納米二氧化硅-聚丙烯酸酯復合乳液的合成、性能與結構表征.pdf

1、聚合物與無機納米的復合是納米科學與技術的重要組成部分，也是制備高性能聚合物材料的重要方法之一。由于丙烯酸酯聚合物的可加工性、可塑性與多功能性，使之成為納米復合材料的首選載體之一。
　　 本文對納米二氧化硅-聚丙烯酸酯復合乳液的合成及性能進行研究。如果將納米粒子直接添加的聚合物中，由于納米SiO2親水性，易團聚，將難以達到納米水平上穩(wěn)定分散。本研究工作首先合成出粒徑在100nm以下的納米級聚丙烯酸酯乳膠粒，在此基礎上合成了以偶聯(lián)劑

2、MPS改性后的納米SiO2為核，聚丙烯酸酯為殼的納米二氧化硅/聚丙烯酸酯核殼結構的乳液，解決了納米粒子的團聚問題，并改善了材料的力學性能。
　　 采用種子乳液聚合方法合成了聚丙烯酸酯乳液，探討乳化劑種類和配比、殼層單體滴加速度、反應溫度、種子單體用量等因素對聚丙烯酸酯乳液性能和粒徑的影響。實驗結果表明當陰離子乳化劑（SDS）和非離子乳化劑（OP-10）兩者的配比為2:1，反應溫度為75℃，殼層單體滴加時間為速度為0.34ml/m

3、in,種子單體用量為15%時，乳液綜合性能最好，且得到粒徑100nm以下的乳膠粒。
　　 在純丙乳液聚合的基礎上，采用種子乳液聚合法制備出內核為SiO2、殼層為具有交聯(lián)結構的聚丙烯酸酯的核殼復合微粒，從二氧化硅用量、二氧化硅改性時間、偶聯(lián)劑加入量等因素對乳液的性能進行探討。在力學性能方面，由于丙烯酸酯單體與接到二氧化硅表面偶聯(lián)劑的通過化學鍵結合，受力時可以承受更大的應力變化，當二氧化硅含量為0.18%時，與純丙乳膠膜相比，復合乳

4、膠膜的拉伸強度提高了47.27%、同時斷裂伸長率也提高了17.48%。
　　 用激光粒度儀測試結果表明當SiO2用量為0.18%，SiO2改性時間為3h，偶聯(lián)劑用量為3.75%時，乳膠粒的粒徑為70.42nm。隨著二氧化硅用量的增加，復合粒子的粒徑增大。FTIR譜圖證實了MPS已成功接到二氧化硅表面，在1620 cm-1～1680 cm-1范圍內C=C雙鍵的吸收峰完全消失，證實單體和偶聯(lián)劑MPS完全參與反應。TEM照片證實了復合

5、乳膠粒的核殼結構，復合乳膠粒之間沒有團聚具有良好的分散性。ESEM觀察到的納米復合膜的微觀結構顯示二氧化硅經改性之后，與有機物之間有很好的相容性。同時用丙酮對復合膜進行刻蝕，用ESEM觀察刻蝕后膜的內部結構，照片表明形成膜的微觀結構是一個高度交聯(lián)的網絡結構。
　　 探討用不同的工藝合成硅溶膠/聚丙烯酸酯復合乳液，實驗過程中獲得了直徑為1.5cm左右的星形狀物質。用ESEM對所得物質經丙酮刻蝕后的微觀結構進行觀察分析形成原因。同時