ATRP法在纳米SiO,2表面接枝聚合物及其应用研究

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1、ATRP法在纳米Si02表面接枝聚合物及其应用研究摘要纳米二氧化硅(Si02)粒子具有显著的小尺寸效应和表面效应，在塑料、橡胶、涂料、催化剂及生物医学等领域有着广泛的应用。聚合物／纳米Si02复合材料集无机纳米粒子和聚合物的优点于一身，显示出良好的应用前景。原子转移自由基聚合(ATRP)适用单体广泛，能够控制产物的分子量及其分布，为无机纳米粒子表面接枝改性提供了一种强有力的工具。基于此，本文就ATRP法在纳米Si02粒子表面接枝聚合物及其应用进行了研究，研究结果如下：1．利用Stober溶胶．凝胶法，合成了粒径在

2、40nm左右，单分散的纳米Si02粒子，用硅烷偶联剂KH．550对其表面进行改性，然后通过酰胺化反应，合成了表面含有ATRP弓l发剂的纳米Si02粒子(Si02．Br)。红外光谱(FTIR)和热失重(TGA)测试结果表明，2．溴代异丁酰溴分子成功键接到硅球表面，每克Si02．Br含有370pmol引发剂。2．采用ATRP法在纳米Si02粒子表面接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)，所得的Si02．g．PGMA纳米杂化粒子与过量乙二胺反应，使聚合物链上引入大量胺基，胺基与硝酸银形成银胺络合物，再利用硼氢化钠还原该

3、银胺络合物，得到Ag／Si02．g．PGMA纳米复合粒子。通过X．光电子能谱(XPS)，X．射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等测试表明，银粒子均为单质银，粒径仅有几个纳米，且分散均匀。3．采用ATRP法合成了Si02一g．PMMA．b．PGMA杂化粒子，用丙烯酸甲酯(MA)与负载到该杂化粒子上的三乙烯四胺(TETA)进行Michael加成反应，合成了负载型ATRP配体。将其用于甲基丙烯酸甲酯(MMA)的ATRP，结果显示，动力学曲线表现为ln([Mo】／[M。】)与时间线性相关，分子量随转化率线性增长。可以

4、通过离心轻易将催化体系从聚合物中分离出来，而且回收的催化体系可再次用于MMA的ATRP，且聚合反应仍具有可控／活性的特性。克服了传统原子转移自由基聚合(ATRP)@聚合后去除含过渡金属催化体系的困难。4．采用ATRP法在纳米Si02粒子表面接枝聚苯乙烯(PS)，并以此对高密度聚乙烯(HDPE)进行改性。红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)及力学性能等测试结果表明，所制备的Si02．g．PS纳米杂化粒子在HDPE中分散比较均匀，使HDPE／Si02．g．PS复合材料的缺口冲击强度及拉伸强度均

5、明显高于纯HDPE及HDPE／Si02复合材料。加入相容剂苯乙烯．乙烯．丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)后，Si02．g．PS纳米杂化粒子在HDPE中分散更加均匀，HDPEHDPE／SEBS／Si02．g．PS复合材料的力学性能进一步提高。当Si02．g—PS纳米杂化粒子的质量分数为5％时，HDPE／SEBS／Si02．g-PS复合材料的缺口冲击强度是纯HDPE的2．58倍，同时拉伸强度也有一定的提高，达到26．31MPa。关键词：原子转移自由基聚合；纳米二氧化硅；表面接枝；纳米杂化粒子；负载型配体；力学性能

6、IIStudiesongraftingpolymersnanoparticlesviaATRPOnt0tneSUrIaceolsilica』●』●一‘loanditsapplicationsAbstractSilicananoparticlepossessesmarkedsmall-dimensioneffectandsurfaceeffect，SOitiswidelyusedinplastics，rubber，coating，catalyst，biomedicineandotherfields．Polymer／

7、nanosilicacompositescombinethemeritsoftheinorganicnanoparticlesandpolymer，displayinggoodapplicationforeground．Atomtransferradicalpolymerization(ATRP)adaptstoalotofmonomersandcancontrolmolecularweightandmolecularweightdistributionofgrafted·polymer，providingapo

8、werfultoolforgraftingpolymersfromsilicananoparticlessurface．Allthesefactsaretheoriginandimpetusofthisthesis，wehadstudiedgraftingpolymersontothesurfaceofsilicananoparticlesviaATRPanditsapp