納米孔硅氣凝膠-聚苯乙烯核殼復(fù)合材料合成制備工藝研究.pdf

1、當(dāng)今世界能源緊缺,能耗嚴(yán)重,所以節(jié)能技術(shù)的研究具有重要的意義,因此我們需要加大開發(fā)新型節(jié)能材料的研究。納米孔硅氣凝膠是一種新型的輕質(zhì)多孔非晶態(tài)絕熱材料,具有隔熱保溫性能優(yōu)、導(dǎo)熱系數(shù)小及吸附性強(qiáng)等特點(diǎn),但由于其親水性及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低等缺陷,使得氣凝膠很難在實(shí)際應(yīng)用中保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。聚苯乙烯板由于其強(qiáng)度高、吸水性低、施工方便等優(yōu)點(diǎn)已逐漸成為國內(nèi)外現(xiàn)行主要外墻保溫材料,但其導(dǎo)熱系數(shù)還是較高。因此,本文通過有機(jī)無機(jī)聚合反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)兩者的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),以

2、研究新型的高效復(fù)合保溫材料。
　　 本論文采用乳液聚合法,形成以SiO2氣凝膠粒子為核,有機(jī)相聚苯乙烯為殼的核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微球材料。試驗(yàn)進(jìn)一步對(duì)氣凝膠表面改性工藝中KH570的用量進(jìn)行了研究,用紅外光譜與分散性試驗(yàn)對(duì)修飾效果進(jìn)行了表征。通過正交試驗(yàn)法確定了聚合體系最佳的配比值；試驗(yàn)還研究了：體系pH值、超聲分散工藝、聚合反應(yīng)溫度及時(shí)間對(duì)核殼復(fù)合微球制備中苯乙烯單體轉(zhuǎn)化率、微觀形貌的影響。同時(shí),通過測(cè)量復(fù)合微球材料的密度及導(dǎo)熱系數(shù),

3、研究了其導(dǎo)熱性能的變化。最后,試驗(yàn)針對(duì)復(fù)合微球形成機(jī)理進(jìn)行了探討,并通過微觀分析最終確定了復(fù)合微球的核殼組分。
　　 試驗(yàn)結(jié)果表明：KH570與氣凝膠質(zhì)量比為45％時(shí),氣凝膠的改性效果最佳,紅外光譜分析顯示,KH570已成功地接枝到氣凝膠粒子的表面上。正交試驗(yàn)優(yōu)選出聚合體系最佳配比為：改性SiO2氣凝膠為1.0g,苯乙烯為10ml,SDBS為0.025g及KPS為0.1g。試驗(yàn)得到了pH值對(duì)苯乙烯轉(zhuǎn)化率及核殼結(jié)構(gòu)形貌的影響規(guī)律,

4、優(yōu)選pH值為7；聚合體系超聲功率為500W,超聲分散時(shí)間為20min時(shí),所得核殼復(fù)合微球形貌最好；而隨著聚合反應(yīng)溫度的升高,苯乙烯的轉(zhuǎn)化率逐漸變大,在85℃時(shí),轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大為68.01％,通過TEM觀察發(fā)現(xiàn),最佳溫度為75℃時(shí),其核殼結(jié)構(gòu)形貌最好。試驗(yàn)得出了聚合反應(yīng)時(shí)間對(duì)苯乙烯轉(zhuǎn)化率及核殼結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律,后通過乳液粘度試驗(yàn)進(jìn)一步證明了最佳聚合反應(yīng)時(shí)間為10h。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)核殼復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)較純聚苯乙烯顆粒有所降低；并通過對(duì)核殼復(fù)合微