PMMA-納米TiO-,2-復(fù)合粒子的制備及其在CNR涂料中的應(yīng)用.pdf

1、納米二氧化鈦具有優(yōu)異的光催化、紫外光屏蔽等性能,將其添加到高分子材料中可以制備具有無機(jī)納米粒子和有機(jī)高分子雙重特性的功能性高分子材料。制備過程中,如何提高納米TiO2與高分子基體材料之間的相容性成為首要解決的問題。表面聚合物接枝通過使高分子鏈與無機(jī)粒子之間產(chǎn)生強(qiáng)的化學(xué)鍵結(jié)合,能有效地解決這一問題,同時(shí)接枝上的適當(dāng)厚度的高分子鏈還能夠充當(dāng)界面緩沖層的作用。本文首先通過硅烷偶聯(lián)劑KH-570對納米TiO2進(jìn)行預(yù)處理,在納米粒子表面引入不飽和

2、雙鍵作為表面聚合接枝活性點(diǎn),再利用環(huán)境友好的乳液聚合法,通過優(yōu)化聚合體系的工藝條件,在納米TiO2表面接枝PMMA制備了高接枝率的PMMA/納米TiO2復(fù)合粒子,最后將復(fù)合粒子應(yīng)用到CNR涂料中,并考察了納米TiO2對復(fù)合涂層性能的影響。
　　 首先,硅烷偶聯(lián)劑KH570在水乳化體系中進(jìn)行水解后對納米TiO2進(jìn)行表面處理。研究了硅烷偶聯(lián)劑水解時(shí)間、pH值和乳化劑SDS濃度對偶聯(lián)劑水解速度和水解液穩(wěn)定性的影響,從而初步確定了水解條

3、件。用煅燒法測定了粉體表面偶聯(lián)包覆率,研究了硅烷偶聯(lián)劑的水解條件和偶聯(lián)條件對偶聯(lián)效果的影響。結(jié)果表明,適宜的KH-570水解偶聯(lián)條件為:乳化劑SDS濃度0.1％,調(diào)pH值為3.5,偶聯(lián)劑濃度2.0％,室溫下水解1h,80℃偶聯(lián)2h。FTIR分析表明硅烷偶聯(lián)劑與納米二氧化鈦表面的羥基發(fā)生了化學(xué)鍵合,TEM表明表面處理后的納米粒子能在有機(jī)溶劑中均勻分散。
　　 其次,通過乳液聚合制備了化學(xué)接枝的PMMA/納米TiO2復(fù)合粒子。通過F

4、TIR和TGA分析了聚合物與納米粒子間的相互作用。結(jié)果表明,在丙酮抽提前復(fù)合粒子中PMMA以化學(xué)接枝和物理包覆兩種形式與納米TiO2粒子發(fā)生作用。經(jīng)丙酮72h抽提后,復(fù)合粒子表面物理吸附的PMMA被全部除去,此時(shí)對比PMMA/M-TiO2和PMMA/TiO2的FTIR譜圖可以發(fā)現(xiàn),PMMA與納米TiO2之間是通過偶聯(lián)劑分子的“橋梁”作用相連接的。研究了聚合條件對復(fù)合粒子的接枝率和聚合體系的穩(wěn)定性的影響。在KH-570濃度為2％,SLS濃

5、度為0.1％,APS濃度為0.05％,MMA/納米TiO2用量為10g/5g時(shí),乳液體系產(chǎn)生的凝膠含量較低,且制得的復(fù)合粒子的接枝率可達(dá)62.7％。TEM觀察表明,聚合物接枝后的復(fù)合粒子分散性提高,仍保持在納米級。
　　 最后,將PMMA/納米TiO2復(fù)合粒子添加到CNR涂料中制備了納米TiO2/CNR復(fù)合涂料,通過復(fù)合涂層的常規(guī)性能測試、耐熱海水實(shí)驗(yàn)和抗菌性實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)靥砑蛹{米TiO2粒子能夠提高涂層的硬度和附著力、耐海水