新型大分子硅烷偶联剂的合成与应用研究

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1、常州大学硕士学位论文新型大分子硅烷偶联剂的合成与应用研究研究生张杨指导教师张洪文副教授学科、专业名称高分子化学与物理研究方向高分子材料改性与应用2015年4月SynthesisofnovelmacromolecularsilanecouplingagentanditsapplicationsADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByZhangYang(Polymerchemistryandphysics)DissertationSupervisor:Prof.Zh

2、angHongwenMay，2015常州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属常州大学。学校

3、有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日中文摘要聚合物基复合材料是由一种或多种无机填料（增强体）分散于高分子聚合物（基体）中形成，其最大特点既保持原有基体材料主要性能，又能够通过复合效应获得新性能。但大多数的

4、增强材料具有极性的亲水表面，难以与非极性的聚合物基体形成有效的界面结合，导致复合材料的性能较差。因此，通常使用偶联剂来改善复合材料增强体与基体之间的相容性。传统的小分子偶联剂与聚合物基体之间的物理作用较弱，改性后的复合材料性能往往不能达到使用要求。而采用大分子偶联剂时，不仅能够与聚合物基体分子链之间形成较强的物理缠结，而且可以通过改变分子结构和分子量实现对复合材料界面结构的控制和优化。本论文以苯乙烯(St)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-570）为反应单体，通过原子转移自由

5、基聚合（ATRP）制备嵌段、梳形两种不同结构的大分子偶联剂，分别对三元乙丙橡胶（EPDM）/二氧化硅（SiO2）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）/二氧化硅（SiO2）复合材料进行改性，并对比研究不同分子量的大分子偶联剂对两种复合材料体系性能的影响。又以三元乙丙橡胶（EPDM）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-570）为反应物，通过传统自由基聚合制备一系列不同接枝率的大分子偶联剂，并研究不同接枝率的大分子偶联剂对EPDM/SiO2复合材料性能的影响。为进一步研究界面层组

6、成与复合材料性能之间的关系，还讨论了二氧化硅表面接枝不同甲基丙烯酸酯类单体对复合材料性能的影响。通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外光谱（UV）、核磁共振1（H-NMR）、凝胶渗透色谱（GPC）等对大分子偶联剂结构和组成进行表征；利用热失重仪（TGA）分析了大分子偶联剂的热稳定性；通过电子万能试验机和动态热机械分析仪（DMA）对改性前后复合材料的力学性能进行了分析；通过扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料改性前后I的断面形貌。实验结果表明：经大分子硅烷偶联剂改性后的复合材料力学性能得到显著提高，界面相容性

7、得到明显改善。经大分子硅烷偶联剂EPDM-g-(MMA-co-KH570)改性后的EPDM/SiO2复合材料的拉伸强度和撕裂强度比未经偶联剂处理的EPDM/SiO2复合材料分别提高了109.4%和44.0%，综合性能较佳。关键词：大分子偶联剂；复合材料；界面；力学性能IIABSTRACTPolymercompositesareformedthatoneormoreinorganicfillers(reinforcement)aredispersedinthepolymer(matrix).Thecharacte

8、risticofcompositeskeepstheoriginalbasisofthemainpropertiesofthematrixmaterial,andgetsnewpropertiesthroughthecompoundeffect.But,mostofthereinforcementmaterialshaveapolarhydrophilicsurface,itisdif