有機-無機復(fù)合微球的合成及性能研究.pdf

1、由于有機/無機復(fù)合微球兼具有有機材料和無機材料的優(yōu)點，并且通過調(diào)節(jié)兩相的組分、尺寸和結(jié)構(gòu)可得到特殊結(jié)構(gòu)和特殊性能的復(fù)合微球，近年來受到人們的廣泛關(guān)注。有機/無機復(fù)合微球作為潤滑劑具有耐熱性好、強度高等特點，并且在制備過程中可以通過調(diào)節(jié)其制備方法，制備出特殊形態(tài)及性能的有機/無機復(fù)合微球。本文通過兩種不同合成方法制備了具有不同結(jié)構(gòu)和性能的有機/無機復(fù)合潤滑微球，并對其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究，其主要工作如下：
　　 (1)插層型復(fù)合微

2、球的制備及表征。
　　 以苯乙烯(St)、二乙烯基苯(DVB)為有機單體與有機蒙脫土(OMMT)通過懸浮聚合制備有機/無機復(fù)合微球。有機蒙脫土是由蒙脫土(MMT)經(jīng)十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)離子交換后得到。有機蒙脫土與有機單體通過超聲波混合后，有機單體進(jìn)入到蒙脫土層間，在引發(fā)劑作用下進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，反應(yīng)過程中分子鏈段在蒙脫土層間進(jìn)行增長，經(jīng)8h反應(yīng)固化，得到了聚苯乙烯/蒙脫土復(fù)合微球。
　　 利用傅立葉紅外光譜

3、儀(FT-IR)、X射線粉末衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)和掃描電子顯微鏡(SEM)表征了插層型復(fù)合微球的微觀結(jié)構(gòu)與形貌。結(jié)果表明，復(fù)合微球內(nèi)部為插層型結(jié)構(gòu)，即聚合物鏈段插入蒙脫土層間。用熱重(TG)分析法研究了復(fù)合微球的熱穩(wěn)定性能，純聚苯乙烯失重溫度為399℃，而MMT、DVB含量分別為5％和10％(質(zhì)量百分含量，下同)的復(fù)合微球失重溫度達(dá)437℃，提高了38℃。采用ZN-3A泥餅粘附系數(shù)測定儀測定了插層型復(fù)合微球在鉆井液

4、中的潤滑性能，結(jié)果表明，復(fù)合微球能有效的降低鉆井液的摩阻系數(shù)(Kf)，降低了鉆井液的濾失量(FL)，改進(jìn)了鉆井液的潤滑性能。
　　 (2)核殼型復(fù)合微球、空心微球的制備及表征。
　　 以2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(MTC)為功能單體與苯乙烯通過分散聚合制備了表面帶有正電荷的功能化聚苯乙烯微球。以聚苯乙烯微球為模板，正硅酸四乙酯(WEOS)為前驅(qū)體，在堿性條件下水解，前驅(qū)體TEOS生成的硅羥基顯負(fù)電性而被表面帶正電荷

5、的聚苯乙烯微球所捕獲，從而在聚苯乙烯種球表面形成包覆層，制備了聚苯乙烯/二氧化硅核殼微球，經(jīng)過煅燒的方法進(jìn)一步制備了二氧化硅空心微球。
　　 通過傅立葉紅外光譜儀(FT-IR)、X射線粉末衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)和掃描電子顯微鏡(SEM)表征了核殼微球及空心微球的微觀結(jié)構(gòu)與形貌。以植物油為基礎(chǔ)油，采用MR-S10B四球摩擦試驗機測試了二氧化硅空心微球的潤滑性能。結(jié)果表明，在較低載荷下，二氧化硅空心微球具有較好的