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文檔簡介
1、無機納米粒子是特征緯度尺寸在納米數(shù)量級的粒子,是一種介于宏觀固體和分子的亞穩(wěn)中間態(tài)物質。它具有小尺寸效應、量子尺寸效應和表面效應。無機納米粒子與聚合物復合形成聚合物/無機納米復合材料,成為當前非常活躍的研究領域,顯示了良好的開發(fā)與應用前景。但是,由于無機納米粒子粒徑小、比表面積大、表面能高,極易相互團聚,難以最大限度地發(fā)揮納米效應。因此降低納米粒子的表面能,提高納米粒子與聚合物的相容性,減弱納米粒子的表面極性是納米粒子表面改性的關鍵問題
2、所在。 本文采用Stober法制備了單一分散的納米二氧化硅(SiO2)粒子,并用原子轉移自由基聚合法(ATRP)在納米SiO2粒子表面接枝聚丙烯酸丁酯(PBA),獲得了納米復合粒子SiO2-g-PBA。紅外光譜(FT-IR)、透射電鏡(TEM)、凝膠滲透光譜(GPC)及熱失重分析(TGA)的測試結果表明:納米SiO2表面成功地鍵合了PBA。另外,結果顯示,引發(fā)劑的接枝密度約為0.2mmol/g,并可推算出PBA的接枝率約為40%
3、。 采用熔融共混的方法制備了POM/SiO2-g-PBA納米復合材料。力學性能、SEM及TEM測試表明:所制備的SiO2-g-PBA納米復合粒子在POM中分散均勻,使POM/SiO2-g-PBA復合材料的缺口沖擊強度明顯高于POM及POM/SiO2復合材料,當SiO2-g-PBA納米復合粒子的質量分數(shù)為2%,POM/SiO2-g-PBA復合材料的沖擊強度是達到71.2 kJ/m2,較純POM提高了7倍多,同時拉伸強度也有一定的提
4、高,達到了68.1MPa。 采用偏光電子顯微鏡(PLM)、X射線衍射儀(XRD)、差示掃描量熱儀(DSC)及熱重分析儀(TGA)等手段研究了納米SiO2及SiO2-g-PBA復合粒子的添加對聚甲醛(POM)結晶性能及熱穩(wěn)定性的影響。結果表明:納米SiO2及SiO2-g-PBA復合粒子的添加不改變聚甲醛的晶型,但POM的晶粒尺寸變小,且納米SiO2-g-PBA復合粒子的異相成核作用較納米SiO2明顯;納米SiO2及SiO2-g-P
5、BA復合粒子使POM的結晶溫度變高,熔點升高,結晶度升高。納米SiO2及SiO2-g-PBA復合粒子的添加使得POM的熱穩(wěn)定得到了提高,且納米SiO2-g-PBA復合粒子的作用更明顯。 采用Jeziorny法研究了納米SiO2及SiO2-g-PBA復合粒子對POM非等溫結晶動力學的影響,所求出的結晶速率常數(shù)(Zc)、半結晶周期(t1/2)及結晶活化能(AE)結果表明:納米SiO2及SiO2-g-PBA復合粒子均能促進POM的結晶
6、過程,且納米SiO2-g-PBA復合粒子的作用更明顯。 并采用熔融共混的方法制備了PVC/SiO2-g-PBA納米復合材料。TEM、SEM、TGA、維卡軟化點(VSP)及力學性能測試等表明,所制備的SiO2-g-PBA納米復合粒子在PVC中分散均勻,使PVC/SiO2-g-PBA復合材料的缺口沖擊強度明、拉伸強度及斷裂伸長率、斷裂能均明顯高于PVC及PVC/SiO2復合材料,當SiO2-g-PBA納米復合粒子的質量分數(shù)為5%,P
7、VC/SiO2-g-PBA復合材料的沖擊強度是達到9.5 kJ/m2,較純PVC提高了280%,同時拉伸強度也有一定的提高,達到了65.3MPa,另外斷裂伸長率也達到了34%。填料的加入對材料的耐熱性影響不大,而SiO2-g-PBA復合粒子比納米SiO2更能提高PVC的維卡軟化點。 采用轉矩流變儀研究了PVC基復合材料的流變性能,結果表明:由于納米SiO2粒子間的摩擦作用產(chǎn)生的熱量促進了PVC熔融,縮短了塑化時間,但扭矩較大;而
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