PMMA-無機納米復合材料的制備及性能研究.pdf

1、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是丙烯酸酯類中最重要的一種材料。由于PMMA具有優(yōu)良的物理及化學性能，已成為國民經(jīng)濟各部門中得到廣泛應用的塑料產(chǎn)品之一。但PMMA表面硬度不夠，耐磨性較差，在80℃～90℃以上便開始軟化變形，這些缺陷限制了它的應用范圍。將無機納米粒子加入PMMA，既可以提高它的抗紫外線輻射的性能，同時也會改善材料的力學和熱學性能。它兼具無機材料的特點(如剛性、高熱穩(wěn)定性和特殊的光電磁性能等)和聚合物材料的優(yōu)點(如彈性、介電性

2、、延展性和可加工性等)，而且由于無機粒子在聚合物基體中是以納米粒子的形式均勻分布的，所以這種納米復合材料往往在電學、光學、光電和非線性光學等領域還具有一些特殊應用。由于無機納米粒子粒徑小、比表面積大、表面能高而極易相互團聚，難以最大限度地發(fā)揮其納米效應。因此，降低納米粒子的表面能，減弱粒子的表面極性，提高納米粒子與聚合物的相容性是制備聚合物/無機納米復合材料的關鍵。如何改善納米粒子與聚合物的相容性，提高PMMA的熱穩(wěn)定性及力學性能，擴大

3、PMMA材料的應用范圍是我們研究工作的目標。 本文以納米二氧化鈦粒子為原料，采用硅烷偶聯(lián)劑和有機/無機相結(jié)合的兩種方法對粒子表面進行化學改性，然后采用兩種不同方法制備了PMMA基的無機納米復合體系，并對復合材料的熱穩(wěn)定性和力學性能進行測試。研究內(nèi)容包括以下三個方面： (1)根據(jù)不同的應用目的對納米二氧化鈦進行表面改性。篩選出改性效果較好的硅烷偶聯(lián)劑(KH570)改性，研究了硅烷偶聯(lián)劑用量、反應時間、pH值對納米粒子改性效

4、果的影響；采用無機/有機相結(jié)合的方法改性，并對其改性機理和過程進行了分析。 (2)采用無皂乳液聚合法制備具有核/殼結(jié)構(gòu)的納米復合粒子，對納米粒子用量、MMA單體用量及加入方式、引發(fā)劑用量、聚合反應溫度等因素對無皂乳液聚合反應的影響進行了系統(tǒng)研究，并對復合材料粒子的結(jié)構(gòu)、聚合機理進行了分析。 (3)采用原位聚合法制備納米復合材料，通過力學性能測試和熱重分析，研究了無機粒子的用量對復合材料力學性能和熱穩(wěn)定性能的影響，并分析了