纳米zno表面改性及znoupr纳米复合材料的研究

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1、纳米ZnO表面改性及ZnO/UPR纳米复合材料的研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：刘静指导老师：陈恒志副教授专业：化学工程与技术学位类别：工学重庆大学化学化工学院二O一四年四月ResearchonSurfaceModificationofNano-ZnOandZnO/UPRnanocompositesAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByLiuJingSupervisedbyAss

2、.Prof.ChenHengzhiSpecialty:ChemicalEngineeringandTechnologyCollegeofChemistryandChemicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2014重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要不饱和聚酯树脂是塑料工业中的一种重要热固性树脂，在工业、农业、建筑和国防等领域有广泛应用，但是它的固化物存在强度不高、韧性较差、收缩率大等缺点，从而限制了其应用范围。为了克服上述不足之处并满足不同领域的需求，有必要进一步提高树脂的性能。研究发现，将纳

3、米级的无机粒子分散在聚合物中是提高基体力学性能、耐热性等的一个新方法。在众多的无机纳米填料中，纳米ZnO以其良好的紫外吸收性和无毒性而备受研究者的青睐。但是，纳米颗粒自身较大的比表面积、高表面能等性能限制了它在材料领域的应用以及纳米特性的发挥。为了使纳米材料得到广泛应用并充分发挥其具有的特殊性能，需要对纳米颗粒表面进行有效的改性。本研究通过直接沉淀法制备了纳米ZnO粉体，在改性过程中引入N,N’-羰基二咪唑(CDI)作为改性剂油酸的活化剂，通过CDI活化油酸偶合KH550接枝改性的方式，提高了表面改性的效果，制得了颗粒小、在有机相中具有高度分散稳定性的纳米ZnO粉体。

4、此外，本文还对KH550接枝、油酸偶合KH550接枝等不同改性过程对纳米ZnO的分散稳定性的影响进行了研究。运用红外光谱法(IR)、热重分析(TGA)、场发射扫描电镜分析(SEM)等方法对所制备的改性纳米ZnO进行了分析。结果表明：改性剂通过化学键与纳米ZnO表面连接，不同的改性过程获得的纳米ZnO在有机介质中的分散稳定性存在较大的差异。通过CDI活化油酸偶合KH550接枝改性获得的纳米ZnO在有机溶剂中的分散性和稳定性最好。本研究将制备的纳米ZnO通过共混法添加到不饱和聚酯树脂中，制备了ZnO/UPR纳米复合材料。利用差式扫描量热仪、扫描电镜、万能试验机等对所制备的

5、纳米复合材料的性能进行分析。结果表明：纳米ZnO对复合材料性能的影响与其表面改性有关。纳米ZnO的加入提高了树脂的固化性能，UPR初始固化温度略有下降。在各种改性纳米ZnO中，CDI-OA-APS-ZnO对不饱和聚酯树脂的力学性能和热性能的提高最明显。关键词：纳米ZnO，表面改性，不饱和聚酯树脂，纳米复合材料I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTUnsaturatedpolyesterresin(UPR)isakindofimportantthermosettingresinintheplasticsindustry,whichhasawiderangeofa

6、pplicationsinindustry,agriculture,construction,nationaldefenseandotherfields.Duetoitslowstrength,poortoughnessandlargeshrinkage,theapplicationofUPRislimited.So,itisnecessarytoimproveitspropertytomeettherequirementsinsomespecialfields.Scatteringinorganicnanoparticlesintothepolymerisconsi

7、deredaneffectivemeasuretopromotemechanicalpropertiesandheatresistantperformanceofthenanocomposites.Amongnumerousinorganicnanoparticles,ZnOnanoparticlesarepickedoutbecauseoftheirsgoodultravioletabsorptionandnon-toxicity.Duetotheirlargerspecificsurfaceareaandhighspecificsurfaceen