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核壳结构ACR及其纳米复合材料

应建波  
【摘要】: 采用预乳化种子乳液聚合方法,合成了一种具有核壳结构的丙烯酸酯共聚物(ACR)。该共聚物是通过在适度交联的聚丙烯酸丁酯乳胶粒外层包裹上一层苯乙烯—甲基丙烯酸甲酯共聚物而形成的。 通过激光粒度分析仪对所合成的乳胶粒径及其分布进行了分析测试,借助于IR考察了所合成的ACR的组成变化,并通过透射电镜对所合成的ACR的核壳结构进行了验证,最后借助于偏光显微镜观察了破乳干燥后得到的ACR粒子。结果表明,采用预乳化种子乳液聚合法制备ACR乳液,可以有效地控制乳胶粒径及分布;且所合成的ACR乳胶粒子具有明显的核壳结构。 我们将合成的ACR与PVC共混,测试了改性后PVC材料的抗冲击性能、拉伸性能和弯曲性能,并用扫描电镜观察了冲击样条断面的形貌特征。考察了ACR中的PBA含量、交联剂用量、乳胶粒径等因素对共混体系力学性能的影响。结果表明,所合成的ACR和PVC共混后能提高PVC的抗冲击性能,并呈现明显的韧性断裂特征,而材料的拉伸性能和弯曲性能下降不大,当PVC/ACR=100/6时,共混体系的缺口冲击强度较纯PVC提高3倍多。因此所合成的ACR是一种有效的PVC抗冲改性剂。 本文首次采用原位乳液聚合法制备了ACR/蒙脱土纳米复合材料,通过激光粒度分析仪对所合成的ACR/蒙脱土纳米复合乳液粒径及其分布进行分析,结果表明蒙脱土已在ACR乳液中均匀分散,并借助于IR考察了ACR/蒙脱土纳米复合材料中蒙脱土与ACR之间的结合作用力,TEM照片和XRD图谱证明了蒙脱土以纳米级尺寸与ACR复合。首次提出了基于蒙脱土吸水膨胀的原位乳液聚合插层机理。将ACR/蒙脱土纳米复合材料与PVC共混,用TEM、XRD对PVC/ACR/蒙脱土复合材料进行表征,PVC/ACR/蒙脱土复合材料中蒙脱土已达到纳米级分散。且随着ACR/蒙脱土纳米复合材料中蒙脱土用量的增加,虽然PVC/ACR/蒙脱土纳米复合材料的拉伸性能变化不大,但抗弯强度和弯曲模量明显增大,而且其缺口冲击强度也有一定幅度的增大,具有工业实用价值。


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