聚苯乙烯-鋁納米粒子復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、聚苯乙烯(PS)是慣性約束聚變(ICF)中最有前景的靶丸材料。在PS中摻入少量Al元素，可具有某些特殊性能或能提供一定的診斷信息。直接將納米尺度的摻雜物引入PS體系，是靶材料摻雜研究的重要內(nèi)容之一。聚苯乙烯/鋁納米粒子(PS/AlNPs)復(fù)合材料的制備研究，可望為ICF中Z箍縮絲陣材料的研制奠定基礎(chǔ)。
　　 利用液相化學(xué)還原法，以均三甲苯作溶劑，加入分散穩(wěn)定劑，通過氫化鋁鋰還原氯化鋁，制備了鋁納米粒子(AlNPs)。重點(diǎn)研究了體

2、系中聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)和聚乙二醇二甲醚(NHD)等分散穩(wěn)定劑種類及用量對(duì)AlNPs的尺寸和分散性的影響。以NHD作為分散穩(wěn)定劑，氫化鋰鋁/氯化鋁(摩爾比)=1/1，NHD/AlNPs(質(zhì)量比)=1.1/1，反應(yīng)溫度為165℃，反應(yīng)時(shí)間為24h時(shí)，制備的AlNPs，平均粒徑為23.4nm，且分散較均勻。采用激光粒度分析(LPSA)、透射電鏡(TEM)、X射線能譜(EDS)、X射線衍射(XRD)、傅立葉轉(zhuǎn)換紅外線光

3、譜(FT-IR)及熱重(TG)等手段對(duì)制備的AlNPs進(jìn)行了表征，所制得的AlNPs為立方晶型，且表面包覆有分散穩(wěn)定劑。
　　 利用分散聚合成功實(shí)現(xiàn)苯乙烯單體在AlNPs表面的聚合，最終制得聚苯乙烯/鋁納米粒子(PS/AlNPs)復(fù)合材料。研究了引發(fā)劑濃度、單體濃度和反應(yīng)溫度、時(shí)間等因素對(duì)PS的單體轉(zhuǎn)化率，分子量和分子量分布的影響。當(dāng)引發(fā)劑濃度為0.7％，單體濃度為20％，反應(yīng)溫度為75℃，反應(yīng)13h時(shí)，本體系合成PS的單體轉(zhuǎn)化

4、率達(dá)88.3％，重均分子量為1.46×105，分子量分布指數(shù)為1.06。在相同條件下，加入AlNPs制備的PS/AlNPs復(fù)合材料的單體轉(zhuǎn)化率達(dá)高達(dá)95.6％，重均分子量為1.98×105，分子量分布指數(shù)為1.21。利用XRD、FT-IR、TEM、凝膠滲透色譜(GPC)、TG等對(duì)制得的PS/AlNPs復(fù)合材料進(jìn)行了表征，結(jié)果表明：利用分散聚合方法實(shí)現(xiàn)了AlNPs在PS基體中的摻雜，且AlNPs晶型在聚合反應(yīng)過程未發(fā)生改變，PS基體的重均

5、分子量均在10～30萬，分子量分布1.06～1.84，有利于復(fù)合材料成纖，且復(fù)合材料具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。
　　 AlNPs表面包覆有分散穩(wěn)定劑，具有良好的分散及抗氧化作用。有關(guān)PEG、NHD作分散穩(wěn)定劑，通過液相化學(xué)還原化學(xué)法制備AlNPs的研究工作，未見文獻(xiàn)報(bào)道。且本文制備的AlNPs尺寸可達(dá)10～30nm，而有關(guān)液相化學(xué)還原法制備AlNPs國(guó)內(nèi)無研究報(bào)道；國(guó)外文獻(xiàn)關(guān)于液相化學(xué)還原法的報(bào)道，其所制得的AlNPs粒徑為40～21