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含紫外线吸收基团的聚合物/TiO_2复合粒子结构及抗紫外光性能的研究

邹江鹏  
【摘要】: 聚合物会受到紫外光的照射分解,为了防止聚合物受到紫外光的破坏,可以将反应型有机紫外线吸收剂BPMA通过乳液聚合以共价键结合到聚合物分子链上。BPMA可以吸收紫外线,保护聚合物不被紫外线破坏,聚合物的使用寿命也可以延长。然后,将无机紫外线屏蔽剂TiO_2以共价键引入到聚合物分子链上。TiO_2可以遮蔽紫外线,使得聚合物的抗紫外光性能提高。由于将有机紫外线吸收剂BPMA和无机紫外线屏蔽剂TiO_2以共价键结合到聚合物分子链上,在有机紫外光稳定剂BPMA和无机紫外线屏蔽剂TiO_2的协同作用下,聚合物的抗紫外光能力会较大的提高。 本文分为五章,第一章是绪论,第五章是结论。在第二章里面,使用反应型乳化剂马来酸酐衍生物磺酸钠M12和反应型紫外线吸收剂2-羟基-4-(3-甲基丙烯酸酯基-2-羟基丙氧基)二苯甲酮BPMA通过乳液聚合合成P(MMA-co-M12-co-BPMA)和P(St-co-M12-co-BPMA)乳液,通过转化率、红外光谱、以及紫外吸收光谱测定,分别研究了M12含量对聚合反应速率的影响、所得共聚产物的结构、以及共聚物乳液和共聚物紫外吸收特性。结果表明,M12和BPMA能与MMA,St共聚,生成P(MMA-co-M12-co-BPMA)和P(St-co-M12-co-BPMA)共聚物;随M12含量增大,聚合反应速率增加,随BPMA含量增大,聚合反应速率减小。BPMA含量增大有利于提高共聚物乳液和共聚物紫外吸收性能。 第三章,使用反应型乳化剂M12、反应型紫外线吸收剂BPMA、MMA和改性TiO_2乳液聚合制备了P(MMA-co-M12-co-BPMA)/TiO_2复合粒子。X射线光电子能谱(XPS)分析,红外光谱(FTIR)分析,紫外-可见吸收光谱(UV-vis)分析,热失重分析(TGA),差示扫描量热分析(DSC),用来表征复合粒子的结构。结果表明复合粒子接枝率和接枝效率分别达到336.9%和36.4%,起始分解温度是359.2℃,P(MMA-co-M12-co-BPMA)/TiO_2复合粒子的Tg高于P(MMA-co-M12-co-BPMA)。复合粒子置于紫外光照下测试,失重,玻璃化转变温度用来衡量粒子的光降解程度。结果表明BPMA和TiO_2对于PMMA抗紫外光老化起到了良好的协同保护作用,PMMA的抗紫外光性能大为提高。 第四章,通过乳液聚合制备了P(St-co-M12-co-BPMA)/TiO_2复合粒子,分析结果表明BPMA,M12,苯乙烯共聚接枝在TiO_2表面,复合粒子接枝率和接枝效率分别达到513.9%和59.9%,复合粒子是核壳结构,且P(St-co-M12-co-BPMA)/TiO_2复合粒子的Tg高于P(St-co-M12-co-BPMA)。通过紫外-可见吸收光谱分析,证明接在TiO_2上的P(St-co-M12-co-BPMA)保持了BPMA对紫外光的良好吸收作用。通过失重和差示扫描量热分析,证明复合粒子上聚合物自身在受到紫外光照500h后基本没有分解,具备了对紫外光的良好抵抗作用。这表明PSt在共价结合到聚苯乙烯分子链上的BPMA和TiO_2协同保护作用下具有良好的抗紫外光性能。这些研究结果对于制备抗紫外光的聚苯乙烯很重要。


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