丙烯酸酯橡膠納米復合材料的制備及性能研究.pdf

1、高分子基納米復合材料是以高分子化合物為基體,分散相中至少有一維小于100nm的新型復合材料,它是當前材料領域研究的熱點之一。氮化硅(Si3N4)是一種性能優(yōu)異的工程陶瓷材料。由于它具有密度適中、熱膨脹系數(shù)小、硬度大、彈性模量高及熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和電絕緣性好等特點因而被廣泛應用。但是納米Si3N4陶瓷粉體非常容易團聚,這是因為納米Si3N4粉體比表面積比較大,同時具有高表面自由能,這些都使得其在橡膠等高分子聚合物中難于分散,從而導致橡

2、膠納米復合材料優(yōu)異性能不能完全發(fā)揮。本工作針對納米Si3N4的表面改性、在橡膠基體中的聚集、分散和綜合性能等方面進行研究。
　　1.針對丙烯酸酯橡膠∕納米Si3N4復合體系,從分子設計的角度出發(fā),合成了兩種大分子改性劑:丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯(BA-MMA-GMA)和丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(BA-MMA-KH570)。采用紅外光譜(FTIR)、核磁分析(NMR)、熱失重分

3、析(TGA)、蒸氣壓滲透法(VPO)等對所合成的大分子改性劑的結構、性質和數(shù)均相對分子質量進行表征和分析。通過FTIR、NMR測試結果證實了大分子的結構;TGA顯示其主要熱分解區(qū)間在280-550℃,熱穩(wěn)定性良好;VPO測試證明大分子改性劑的數(shù)均相對分子量控制在3000-5000之間,符合作為改性劑的分子量需在10000以下的要求。
　　2.用合成的大分子改性劑包覆納米Si3N4粉體,用納米粒度分析儀進行實驗測定,優(yōu)化改性條件,并

4、通過FTIR、TGA、粒徑分析、電鏡分析(TEM)、接觸角和表面自由能分析研究改性納米Si3N4粉體的性質。結果表明大分子改性劑與納米Si3N4進行了化學鍵合,在其表面包覆了一層大分子有機層;處理后的納米Si3N4粉體,粒徑明顯減小,粒徑由原樣的264.8 nm分別減小到78.1 nm和67.1 nm;在有機溶劑中分散均勻,有效阻止了納米粉體的團聚;改性納米Si3N4親水性降低、親油性增加、表面自由能由319.04J/M2分別降低至54