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《浙江大学》 2007年
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改性有机玻璃的制备、结构和性能研究

张涛  
【摘要】: 有机玻璃具有优异的光学性能,但在耐热性和韧性等方面存在不足,使其应用范围受到限制。化学交联、定向拉伸和纳米复合是提高有机玻璃耐热和力学等性能的重要途径。针对有机玻璃存在的缺陷以及交联有机玻璃合成规律、交联和定向拉伸交联有机玻璃结构与性能研究较少的现状,本文从交联有机玻璃合成规律的研究出发,对交联和定向拉伸交联有机玻璃的结构和性能进行探索。此外,论文还对纳米SiO_2改性有机玻璃的制备、结构和热性能展开了研究。 甲基丙烯酸甲酯(MMA)自由基交联共聚合规律的研究表明:不同MMA/交联剂体系的聚合动力学过程和凝胶化过程不同。对于MMA/交联剂A体系,凝胶点在聚合转化率10~20%之间出现,而对于MMA/交联剂B体系则在聚合转化率60~80%之间出现。随着交联剂用量的增加,凝胶点前相同时间点的溶胶生成率增加,凝胶点后溶胶生成率减小,凝胶生成率增加,相同转化率时的凝胶分率增加,平衡溶胀度减小;随着聚合温度的增高,凝胶点呈滞后趋势,相同转化率时的凝胶分率减小;引发剂用量对凝胶分率和平衡溶胀度的影响不大;随着转化率的增加,溶胶分子量在凝胶点前增加,凝胶点后减小。 为了减少交联剂加入对MMA聚合凝胶效应的影响,本文以B作为交联剂,制备了交联有机玻璃板材,并对其结构和性能进行了研究,发现随着交联剂用量的增加,凝胶分率增大,平衡溶胀度减小,冲击强度稍有增加,拉伸强度和玻璃化温度先增加后减小,在交联剂B用量为3%时达到峰值。 为了进一步比较定向拉伸交联有机玻璃和交联有机玻璃的性能差异,对定向拉伸交联有机玻璃的结构和性能进行了测试,结果表明,不同厚度和不同取样位置的定向拉伸交联有机玻璃的结构和性能有一定差异。与普通有机玻璃相比,定向拉伸交联有机玻璃的拉伸强度、冲击强度和玻璃化温度有很大提高,但与未定向拉伸的交联有机玻璃相比,冲击强度和玻璃化温度提高不大,而拉伸强度提高20MPa左右。 对纳米SiO_2改性交联有机玻璃的制备、结构和性能进行了初步探讨,发现对纳米SiO_2表面接枝改性可以很好提高SiO_2表面的亲油性,进而与MMA原位聚合。通过红外和抽提分析,证明PMMA分子接枝在SiO_2表面,接枝效率可达90%以上;纳米SiO_2粒子在原位本体聚合制备的纳米SiO_2改性交联有机玻璃中分散均匀,呈单分散形态;随着SiO_2含量的增加,PMMA/SiO_2复合物的玻璃化温度和热稳定性提高。 本文的研究结果为定向拉伸和未定向拉伸交联有机玻璃板材的合成、结构和性能分析以及纳米粒子改性有机玻璃的制备提供基础,对提高有机玻璃产品的性能有一定的指导意义。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TQ325.7

【引证文献】
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