大分子鈦酸酯表面改性劑的合成及應(yīng)用研究.pdf

1、鈦酸酯偶聯(lián)劑是一類出現(xiàn)較晚但發(fā)展很快的偶聯(lián)劑,它具有兩種不同反應(yīng)活性基團(tuán),一種能與無(wú)機(jī)納米粒子表面的活性基團(tuán)反應(yīng),另一種能和有機(jī)聚合物發(fā)生物理纏結(jié)或化學(xué)鍵合,在無(wú)機(jī)粒子和有機(jī)聚合物之間架橋,從而改善聚合物基納米復(fù)合材料的界面狀態(tài),達(dá)到提高聚合物基納米復(fù)合材料力學(xué)性能或賦予材料某些功能的目的。但是現(xiàn)有鈦酸酯偶聯(lián)劑都屬于小分子的范疇,所接碳鏈最多只有18個(gè)碳原子,這大大限制了它與高分子基體的相容性,影響到納米粒子在高分子材料中的分散性。合成

2、高分子量的鈦酸酯表面改性劑已成為新的趨勢(shì)。
　　本碩士論文選用陶瓷納米粉體納米氮化硅填充丙烯酸酯橡膠,并對(duì)復(fù)合材料性能進(jìn)行研究,論文分四個(gè)部分:
　　第一章是緒論部分。通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研,主要綜述了鈦酸酯偶聯(lián)劑的研究和應(yīng)用進(jìn)展、納米復(fù)合材料研究和應(yīng)用進(jìn)展、橡膠納米復(fù)合材料研究和應(yīng)用進(jìn)展等,最后提出了本課題的設(shè)計(jì)思路。
　　第二章是丙烯酸酯類大分子鈦酸酯表面改性劑的合成與表征。首先采用溶液聚合法合成了甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯

3、-馬來(lái)酸酐(MMA-BA-MAn)三元共聚物,然后和丙烯酸及四異丙氧基鈦(TPT)發(fā)生酯交換反應(yīng),合成出大分子鈦酸酯表面改性劑,采用了紅外、核磁、熱分析等手段對(duì)三元共聚物及大分子鈦酸酯表面改性劑進(jìn)行分析;FTIR、HNMR分析表明:三種單體發(fā)生了無(wú)規(guī)共聚反應(yīng),生成了MMA-BA-MAn三元共聚物; MMA-BA-MAn三元共聚物和丙烯酸也與四異丙氧基鈦發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),生成了大分子鈦酸酯表面改性劑;TGA結(jié)果分析表明 MMA-BA-MAn

4、三元共聚物與四異丙氧基鈦反應(yīng)后,分解溫度大大提高,最大分解速率時(shí)的溫度為431℃,大分子鈦酸酯表面改性劑的熱穩(wěn)定性好;探討引發(fā)劑和、轉(zhuǎn)移劑用量、馬來(lái)酸酐及四異丙氧基鈦用量對(duì)大分子鈦酸酯表面改性劑性能的影響規(guī)律。
　　第三章是納米氮化硅粉體的表面改性研究。用合成的大分子鈦酸酯表面改性劑包覆處理納米Si3N4粉體。通過(guò)沉降實(shí)驗(yàn)確定了最佳包覆處理工藝條件,即大分子鈦酸酯表面改性劑的用量、最佳處理溫度和最佳處理時(shí)間;用納米粒度測(cè)定儀表征了

5、處理前后納米顆粒的粒徑分布;FTIR表明了大分子鈦酸酯表面改性劑包覆了納米粉體;TEM表明處理后的納米粉體在有機(jī)溶劑中分散良好;用熱重分析表明大分子鈦酸酯表面改性劑和納米粒子的表面發(fā)生了化學(xué)鍵合。
　　第四章是納米氮化硅填充丙烯酸酯橡膠復(fù)合材料改性研究。用粒徑為15nm左右納米氮化硅(Si3N4)填充聚丙烯酸酯橡膠(ACM)制備納米橡膠復(fù)合材料,研究了復(fù)合材料的基本物理力學(xué)性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能、耐熱老化性能、耐油性能、耐磨性能和壓縮