TiO_2纳米复合材料的制备及其压缩力学性能.pdf

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1、22工程塑料应用2010年，第38卷，第4期多孑LPMMA／TiO2纳米复合材料的制备及其压缩力学性能水姜勇胡朝晖丁燕怀尹久仁许福张平(湘潭大学土木工程与力学学院，湘潭大学流变力学研究所，湘潭411105)摘要通过甲基丙烯酸甲酯本体聚合发泡的新方法，制备了多孔聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)／TiO2纳米复合材料，对所得复合材料的压缩力学性能进行研究。结果表明，复合材料的压缩应力一应变曲线具有多孔泡沫材料明显的线弹性段、塑性屈服平台段及致密段特征；随着纳米TiO含量的增加，复合材料的压缩弹性模量和压缩

2、强度也随之增大；而对于相同纳米TiO：含量的复合材料来说，随着变形速率的增大，材料的压缩强度随之增大。关键词甲基丙烯酸甲酯PMMATiO：压缩力学性能近年来，聚合物纳米复合材料在发泡方面的研电子万能试验机：CSS一44020型，机械工业部究和应用受到了广泛关注，O．Masami等⋯较早报道长春试验机研究所。了聚丙J烯／蒙脱土(MMT)纳米复合材料的微孔发1．3试样制备泡，自此以后，陆续有相关的研究报道了聚苯乙烯／(1)纳米TiO的制备MMT、尼龙6／MMT、聚氨~／MMTE、聚乳酸／将10mLTi

3、(SO)2和10mL蒸馏水的混合溶液MMT等聚合物纳米复合材料的微孔发泡。与13mL50％的NH3·H2O同时滴入搅拌中的20多孑L聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为泡沫塑料mL无水乙醇(其中溶有0．075g的分散剂聚乙二的一种，因为其基体内含有大量气泡，从而具有质醇)中，滴定完成后继续搅拌，得到白色乳浊液。将轻、省料、隔热、能吸收冲击载荷等特性，适合做包溶液用离心机离心数次，得到白色的溶胶。溶胶在装、航空和汽车工业零部件、隔音材料等。纳米80~C保温24h左右，然后在600oC下热处理2h，得Ti

4、O具有良好的耐候性、耐化学腐蚀性、化学稳定到TiO，纳米颗粒J。性、热稳定性、光敏性、抗菌性、抗紫外线性等特点。(2)多孔PMMA／TiO：纳米复合材料的制备TiO：纳米颗粒还具有独特的光学催化特性。量取甲基丙烯酸甲酯300mL，放入分液漏斗将纳米TiO2加入PMMA，可以改善PMMA的力中，用100mL5％的NaOH溶液洗涤，充分摇动待完学性能，还能提高它的抗紫外线辐射性能。笔者通全分层后从分液漏斗下部放掉NaOH溶液层，重复过甲基丙烯酸甲酯本体聚合发泡的新方法，制备了操作3次，除去甲基丙烯酸甲

5、酯中的阻聚剂对苯醌。多孔PMMA／TiO纳米复合材料，并对其压缩力学性再用蒸馏水洗涤3次，每次用量100mL。从分液漏能进行了实验研究。斗上部倒出甲基丙烯酸甲酯，干燥，备用。1实验部分准确称取偶氮二异丁腈0．3g，加入到30g甲1．1主要原材料基丙烯酸甲酯中，然后加入一定量的自制纳米TiO甲基丙烯酸甲酯：分析纯，天津市科密欧化学试粉体；先用磁力搅拌器搅拌60min，再用超声波分散剂有限公司；10min，然后水浴加热至40～50℃，在此温度下聚合偶氮二异丁腈：分析纯，上海三浦化工有限公1～2h，得到

6、粘稠的液体。然后将此粘稠液体倒人司；模板中，移入电热鼓风干燥箱中，升温至65～75℃纳米TiO，：自制。聚合，得到多孔PMMA／TiO2纳米复合材料。1．2设备及仪器制备4种纳米TiO质量分数分别为1％、3％、恒温磁力搅拌器：HJ一3型，常州国华电器有限5％和10％的直径为55mln、高度为30mm圆柱体公司；试样。电热鼓风干燥箱：101A一2型，上海试验仪器总厂；$国家自然科学基金资助项目(10672138)、湖南省教育厅资助超声波清洗仪：KQ5200B型，昆山市超声仪器项目(07A071、09

7、C951)有限公司；收稿日期：2010·01-15姜勇，等：多孔PMMA／TiO2纳米复合材料的制备及其压缩力学性能231．4性能测试单轴压缩力学性能按GB8813—1988测试，温86Bd昌＼4毯2OO度为20c【=、相对湿度为50％。2结果与讨论加2．1纳米TiO，含量对复合材料压缩性能的影响图1示出纳米TiO：含量对多孔PMMA／TiO纳／)米复合材料压缩应力一应变曲线的影响。∞％舳∞1O8重6＼420020406o801o0应变／％应变／％(d)(C)变形速率：g-1mm／min；o—5m

8、rrdmin；△一1Oram／rainTiO2质量分数：_一1％；。-3％；z~-5％；◇一l0％TiO2质量分数：a—l％．b—3％；c—5％；d一10％变形速率：a一1mm／min；b—_5mm／min；c—l0mm／min图2不同变形速率对多孔PMMA／TiO2纳米复合材料图1纳米TiO2含量对多孔PMMA／TiO2纳米复合材料应力一应变曲线的影响应力一应变曲线的影响相同时，随着变形速率的增加，试样在达到相同应从图1可以看出，复合材料的压缩应力一应变变时所对应的应力值并没有明