收藏本站
《扬州大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

纳米二氧化硅有机/无机杂化材料的制备及其研究

蔡爱云  
【摘要】: 本文采用分子设计原理,利用乳液聚合法分别设计并合成了聚甲基丙烯酸甲酯接枝二氧化硅(PMMA-g-SiO2)以及聚苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸接枝二氧化硅(PSBA-g-SiO2)核壳型杂化纳米粒子;利用溶胶-凝胶技术制备了γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷接枝二氧化硅(KH-560-g-SiO2)有机改性二氧化硅杂化纳米粒子。将这些杂化纳米粒子分别填充到聚合物基体中,制备得到PVC/PMMA-g-SiO2、PSBA/PSBA-g-SiO2、PMMA/SiO2以及EP/SiO2四种复合纳米材料。通过透射电子显微镜(TEM)、动态机械热分析仪(DMA)、热重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、旋转流变仪等对复合纳米材料进行了表征。重点考察了二氧化硅纳米粒子表面的有机改性,二氧化硅纳米粒子的填充量对聚合物基体的力学性质、热力学性质、形貌、流变等方面的影响。 (1)采用悬浮分散聚合法(SDP)制备了单分散的PMMA-g-SiO2杂化纳米粒子,该杂化粒子具有典型的核壳结构,平均粒径为85 nm。用PMMA-g-SiO2杂化纳米粒子填充PVC制备了PVC/PMMA-g-SiO2复合纳米材料。结果表明与纯PVC相比,该复合纳米材料具有更优异的力学性能,如当PMMA-g-SiO2纳米杂化粒子的填充量在3wt%时,拉伸强度可达54.5 MPa提高了12 MPa、断裂伸长率可达48.5%提高了27.8%,冲击强度可达8 kJ/m2提高了3.5 kJ/m2,洛氏硬度可达97 HRB提高了17 HRB。PVC/PMMA-g-SiO2复合纳米材料界面粘结力得到明显的改善,复合材料的韧性和强度得到明显改善,材料的动态储能模量(E’)和玻璃化转变温度(tanδ)提高。PVC/PMMA-g-SiO2复合纳米材料的阻隔性能得到明显的改善,有利于包装行业的更高的要求,具有一定的使用前景。 (2)采用悬浮分散共聚的方法在水相中成功合成了PSBA-g-SiO2杂化纳米粒子,粒子呈规整的球形结构,平均直径约为80 nm。将PSBA-g-SiO2杂化纳米粒子填充PSBA胶乳,制备其复合纳米胶乳。杂化纳米粒子PSBA壳层可以提高纳米二氧化硅与聚合物基体的界面粘附力以及纳米二氧化硅在聚合物胶乳中的分散程度。结果表明杂化纳米粒子填充量在2.5wt%以下可以提高复合纳米胶膜的力学强度、表面粗糙度、耐水性以及耐候性等物理化学性能,尤其是在含量为1.5wt%时,效果更明显。而且,杂化PSBA-g-SiO2粒子的填充可以改善乳液的流变性及其储藏稳定性。 (3)采用溶胶凝胶法制备了KH-560有机改性纳米二氧化硅溶胶,通过溶液共混法制备了PMMA/SiO2复合纳米材料。TGA表明纳米二氧化硅能够提高复合材料的耐热性;DMA表明当纳米二氧化硅含量在5wt%时,复合材料的玻璃化转变温度降低;SEM表明纳米二氧化硅在PMMA基体中具有很好的分散性;光学和紫外分析表明PMMA/SiO2复合纳米材料在SiO2填充量为33.3%仍然具有优异的光学透明性和紫外屏蔽能力。同时,将该PMMA/SiO2复合纳米溶胶涂覆于PVC片材表面,可以使PVC表面电阻下降5-6个数量级,涂层剥离强度高达435 gf/15mm,说明该抗静电涂层具有优异的持久性。 (4)合成了微米和纳米两种粒径的KH-560改性的二氧化硅粒子,通过溶液共混的方法填于环氧树脂(EP)基体,制得EP/SiO2复合材料。重点研究了填充SiO2的尺寸对复合材料的流变性能、界面粘接性能、固化工艺、热稳定性、热机械力学性能的影响。流变分析和表面形貌分析表明EP/SiO2复合材料的初始稳态粘度较纯EP有较大的提高,纳米SiO2填充EP的流变逾渗阈值大于微米SiO2填充EP的流变逾渗阈值。微米SiO2在EP基体中具有较好的分散性,纳米的SiO2在EP基体中较易形成团聚。DSC表明,纳米SiO2能够降低EP的前期固化温度、固化温度和反应活化能,而微米SiO2对固化工艺影响不大。TGA表明EP/SiO2复合材料的耐热性能有所提高,并且纳米SiO2比微米的SiO2更能够提高复合材料热稳定性。DMA表明EP/SiO2复合材料的储能模量都有较大程度的提高,纳米SiO2填充的EP/SiO2复合材料的玻璃化温度下降,能够起到增韧增强的作用,而微米的SiO2仅仅起到增强作用。此外纳米SiO2含量在1-3wt%范围内能够有效的提高复合材料的粘结强度。
【学位授予单位】:扬州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TB383.1

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李浩洋;汪海滨;;从稻壳中提取二氧化硅和木糖的工艺研究[J];广东化工;2007年11期
2 吴凤芹;李峰;姚超;王文娟;;二氧化硅对纳米氧化锌热稳定性的影响[J];无机盐工业;2008年12期
3 陈霞;;影响气相法白炭黑质量的因素及处理措施[J];河南化工;2010年20期
4 郑典模;叶焕英;庄叶凯;熊训满;;还原法制备二氧化硅/银复合粒子[J];无机盐工业;2011年06期
5 张瀚福;;解决杂铁铸造的困难——土法制硅铁成功[J];机械工人.热加工;1958年12期
6 王吉和;;无色钠钙硅玻璃的化学分析[J];玻璃;1977年02期
7 黄兴东;硅质锌矿的快速浸出[J];中国有色冶金;1978年04期
8 刘树仁;有色金属触媒的应用[J];中国有色冶金;1983年10期
9 Sigurd Selmer-Olsen;蔡君戚;;硅的生产过程(热力学研究)[J];铁合金;1985年04期
10 А.И.Савченко;李训诰;;铝酸钠溶液分解过程中二氧化硅的行为[J];轻金属;1986年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王少强;邱化玉;;彩色喷墨打印纸的特点及其涂层技术[A];'2005(第十二届)全国造纸化学品开发应用技术研讨会论文集[C];2005年
2 李秋霞;杨斌;戴永年;;二氧化硅在低价氟化法炼铝过程中的行为(英文)[A];真空技术与表面工程——第九届真空冶金与表面工程学术会议论文集[C];2009年
3 陈建彬;吴川六;赖金平;赵一兵;;一种基于表面能量转移的二氧化硅包覆金纳米颗粒荧光探针用于巯基化合物检测[A];第十届中国化学会分析化学年会暨第十届全国原子光谱学术会议论文摘要集[C];2009年
4 桑燕;杨晋涛;陈枫;钟明强;;离子液体接枝改性二氧化硅及其在聚苯乙烯微发泡中的应用[A];2010年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(下册)[C];2010年
5 刘丽霞;董鹏;周倩;;垂直沉积法制备二氧化硅胶粒晶体[A];2003年全国粉体设备—技术—产品信息交流会论文集[C];2003年
6 徐建中;唐然肖;;含硅聚磷腈的合成及在阻燃中的应用[A];2006全国阻燃学术年会论文集[C];2006年
7 陶妍;王雪辉;陈启明;;可见光吸收法表征二氧化硅胶体晶体的组装效果[A];中国化学会第26届学术年会胶体与界面化学分会场论文集[C];2008年
8 万东;王宇杰;唐涛;;改性纳米二氧化硅制备高熔体强度聚丙烯[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
9 杨洋;宋卫星;李峻柏;;二氧化硅纳米粒子作为光敏药物载体及细胞毒性研究[A];中国化学会第27届学术年会第13分会场摘要集[C];2010年
10 周素红;邹涛;陈萦;;层析硅胶吸附性能探讨[A];第十二届全国粉体工程及矿产资源可持续开发利用学术研讨会专辑[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 日讯;日本德山化工拟在华新建二氧化硅项目[N];中国包装报;2009年
2 吴班;德山化工将在华新建二氧化硅项目[N];中国化工报;2009年
3 特约记者 解小如 通讯员 倪鹏;青岛口岸二氧化硅出口大幅增长[N];中国化工报;2010年
4 肖化;特种二氧化硅在美国市场俏销[N];中国化工报;2004年
5 ;年产1000吨纳米级二氧化硅工艺[N];中国化工报;2003年
6 焦红敏;日制成二氧化硅绝缘膜新材料[N];中国电子报;2000年
7 记者 张心致 见习记者 刘琳;硅基二氧化硅PLC型光分路器芯片项目正加紧建设[N];鹤壁日报;2011年
8 化信;我国探索低成本多晶硅新路线[N];中国化工报;2009年
9 穆强 卞学中;高介电材料研究在中国获突破[N];中国电子报;2002年
10 林传仁 郑诗佳;远翔化工抢占行业制高点[N];闽北日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵少芬;有机改性二氧化硅固载钯、过渡金属配合物的合成及其在催化Heck偶联反应中的应用[D];浙江大学;2003年
2 郑净植;聚丙烯/微、纳米二氧化硅复合材料的分散与性能[D];华中科技大学;2010年
3 陈小泉;纳米二氧化钛晶体合成新方法和自洁超亲水膜研究[D];华南理工大学;2002年
4 王铁邦;二氧化硅等材料的红外光谱学研究[D];南京大学;2004年
5 赵自强;基于阴离子聚合方法的大分子单体合成及二氧化硅接枝改性研究[D];北京化工大学;2009年
6 林松柏;有机树脂/二氧化硅杂化高吸水性材料的研究[D];天津大学;2004年
7 万勇;二氧化硅空心球及核壳结构的制备与形成机理研究[D];中国科学技术大学;2007年
8 贾丽亚;聚二甲基硅氧烷/二氧化硅复合网络及环氧树脂/聚二甲基硅氧烷互穿网络的研究[D];北京化工大学;2007年
9 滕兆刚;介孔SiO_2及介孔磁性复合物的制备与性质研究[D];吉林大学;2009年
10 李娟;多孔二氧化硅系材料的制备与性能研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 汤尚文;淀粉基全生物降解膜的制备及表征[D];华中农业大学;2008年
2 曾群;催化剂制备及反应条件对制备纳米碳管的影响[D];天津大学;2007年
3 张娟;在聚硅烷胶束中和二氧化硅纳米粒子制备过程中的手性转移[D];苏州大学;2009年
4 Maiki Erinest Peter;超临界流体技术:SiO_2的制备及苯乙醇的高压植入[D];厦门大学;2009年
5 高小青;荧光纳米复合物的制备及其在荧光分析上的应用[D];兰州大学;2009年
6 黄茂辉;SiO_2@Al_(13)核壳结构复合材料的制备及其混凝性能[D];河北师范大学;2010年
7 应杏秋;纳米SiO_2与常规SiO_2致大鼠肺毒作用的比较研究[D];浙江大学;2006年
8 薛霞;有序介孔二氧化硅材料和复合相变材料的制备[D];曲阜师范大学;2006年
9 周银;氨基化硅纳米颗粒制备及其基因转移载体性能[D];中南大学;2007年
10 杨鹏;环氧树脂/二氧化硅纳米复合材料的制备与性能研究[D];复旦大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026