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无机纳米粒子的表面接枝聚合及其分散性的研究

王俊杰  
【摘要】:近年来,由于聚合物-无机纳米复合材料兼具聚合物本身特性以及纳米相复合粒子所具有的独特性能,是材料领域研究的热点之一。其关键是控制纳米粒子加工过程形成的团聚。目前控制纳米粒子团聚的方法主要有添加表面活性剂,原位聚合及表面接枝等方法。其中表面接枝方法改性后的纳米粒子在聚合物基体及良溶剂中的分散性好,因此受到广泛的关注。 本文利用纳米SiO_2、TiO_2、Si/Al-TiO_2及Al-TiO_2粒子表面的羟基基团与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲基硅烷(GPS)发生脱醇反应形成缩水甘油基,再与4,4′-偶氮二(4-氰基戊酸(ACVA)发生酯化反应,从而将偶氮基团引入到纳米粒子表面形成新型引发剂。受热将其分解生成自由基,引发甲基丙烯酸甲酯在纳米粒子表面进行自由基聚合反应,从而实现其表面接枝。 首先分别对脱醇反应,酯化反应及聚合反应生成的产物进行结构分析。通过红外光谱,粒度分析等测试表明在纳米粒子表面发生了接枝反应并证实了接枝聚合后的产物。对反应结果进一步分析表明纳米粒子的比表面积、表面羟基含量以及粒径大小直接影响接枝反应的动力学及接枝率,同时影响GPS是接枝在原生纳米粒子表面或者团聚体表面。TiO_2-g-PMMA的热分析还表明3.0%的TiO_2含量时接枝聚合


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