乳液聚合法制备聚合物纳米复合材料

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1、桂林理工大学硕士学位论文摘要聚合物基无机纳米复合材料由于既保留了聚合物的可加工性、韧性和介电性等性能，又充分发挥了纳米单元的表面效应、量子效应、隧道效应等诸多优异性能，从而赋予聚合物基纳米复合材料优越的力学、光学、电磁学和热学等性能，因此成为众多国内外学者研究的热点。本文采用乳液聚合方法制备了一系列聚合物基纳米复合材料，研究了纳米粒子种类、用量对纳米复合材料性能的影响；研究了在聚合体系中加入不同亲水单体种类和用量对层状粘土片层分散状态和复合材料性能的影响，研究了同时含有层状和粒状两种纳米无机材料时对聚合物纳米无机复合材料

2、性能的影响。通过采用红外光谱(瓜)、热重(TG)、差示扫描量热(DSC)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、动态力学分析fOMA)等手段对所得纳米复合材料进行了分析与表征，结果表明：(1)六种纳米无机粒子中，胶体二氧化硅和改性蒙脱土(OMMT)在聚合物基体中的分散稳定性较好：其中改性蒙脱土对能够提高复合材料的热稳定性，而胶体二氧化硅可以有效提高复合材料的储能模量；XRD测试结果表明，对于聚甲基丙烯酸甲酯／有机蒙脱土(PMM～OMMT)复合材料而言，聚合之前的超声振荡处理对聚合过程中MMT的剥离影响不大；OMMT的

3、用量越大，其剥离程度越低，当其用量为1％时能够完全剥离。(2)三种亲水单体甲基丙烯酸13羟乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸均能够插层进入蒙脱．土片层，并实现与苯乙烯单体的共聚，其中以甲基丙烯酸13羟乙酯效果最佳，能够更有效地提高复合材料的热稳定性；透射电镜和X射线衍射结果表明，在聚苯乙烯／MMT纳米复合材料体系中，MMT片层处于插层状态；在聚苯乙烯／OMMT纳米复合材料体系中甲基丙烯酸13羟乙酯具有同样的效果，并且能够形成剥离型纳米复合材料。‘(3)在聚苯乙烯／OMMT／Si02纳米复合材料体系中，适当用量的甲基丙烯酸13羟乙酯

4、具有扩大OMMT片层间距、有效提高复合材料热稳定性的作用，用量过大会导致聚合物主链上的羟基增多，降低复合材料的热稳定性；OMMT用量在1％时可以形成剥离型纳米复合材料，随着用量的增加其在聚合物基体中的分散程度变差，影响了复合材料的性能。纳米Si02在复合材料中可以起到物理交联点的作用，其用量的增加有利于提高纳米复合材料的热稳定性。，(4)在聚苯乙烯．丙烯腈／OMMT／Si02体系中，OMMT的分散效果是影响复合材料热性能和动态力学性能的重要因素，本实验中，当OMMT用量为1％时，复合材料的热性能和动态力学性能最佳；Si0

5、2对复合材料的热性能和动态力学性能具有不同的作用机制。关键词：聚合物纳米复合材料，亲水单体，乳液聚合，改性蒙脱土，纳米Si02桂林理工大学硕士学位论文AbstractPolymer／inorganicnanocompositeshaveattractedmanyintereststoresearchersduetotheirpotentialprocessability,toughness，anddielectricpropertiesarisingfrompolymer,aswellassurface，quantum，

6、tunnelingeffectsfromnanoparticle．Inthispaper，aseriesofpolymer／inorganicnanocompositeswerepreparedbyemulsionpolymerizationmethod,theeffectsoftypesandamountoftheinorganicnanoparticles，thekindsandloadingofhydrophilicmonomertogetherwithaddingtwokindsofinorganicpartic

7、leonthepolymernanocompositeswereinvestigated．Infraredspectroscopy(埘，thermogravimetryanalysis(TGA)，differentialscanningcalorimetry(DSC)，X—raydiffraction(xaRag)，transmissionelectronmicroscopy(TEM)，anddynamicmechanicalanalysisfDMA)methodswereutilizedtocharacterizean

8、ddeterminethepropertiesofthepolymernanoeomposites．Theresultsaresummariedasfollows：Firstly，thecolloidalsilicaandorganicmodifiedmontmorillonite(OMMT)havebetterdi