论文摘要
光聚合制备有机/无机纳米复合材料结合了光聚合与纳米复合材料的优点。为了制备性能优异的有机/无机纳米复合材料,本论文主要从光聚合体系的不同组份着手,利用光聚合制备出有机-无机相通过化学交联的纳米复合材料。本论文的主要工作如下:1、通过Michael加成反应合成了具有甲基丙烯酸酯基团不同链长的单链型季铵盐。利用含可聚合官能团的季铵盐对蒙脱土进行改性,与自由基光聚合体系共混后,通过光聚合制备了有机/无机纳米复合材料。XRD、DMA、电子拉伸研究表明改性的蒙脱土的层间距随链长的增加而增加,所制备的蒙脱土/聚合物复合材料其机械物理性能也随着链长的增加而有所提高。2、通过Michael加成反应合成了具有双-甲基丙烯酸酯基团不同链长的多链型季铵盐。利用含可聚合官能团的季铵盐对蒙脱土进行改性,XRD研究表明改性的蒙脱土的层间距随链长的增加而增加。制备得到的改性有机土与自由基光聚合体系共混后,通过光聚合制备了有机/无机纳米复合材料。XRD研究表明分散在聚合物中的改性蒙脱土的层间距随链长的增加而减小,与单链型季铵盐改性蒙脱土的结果相反。另外DMA、电子拉伸研究表明所制备的蒙脱土/聚合物复合材料其机械物理性能也随着链长的增加有所提高。3、利用TDI将高效的自由基型光引发剂1173阳离子化,然后插层引入蒙脱土层间,制备得到可光引发聚合的活性有机土。制备得到的改性有机土与自由基光聚合体系共混后,通过光聚合制备了有机/无机纳米复合材料。实时红外（RT-FTIR）表明制备的可光引发聚合的活性有机土有较高的引发活性,甚至以1/100（w/w）的活性土在20mW/cm2的光强下转化率也能达到87%。XRD及TEM研究表明改性有机土呈部分剥离和部分插层分散在聚合物基体中。4、利用合成的三乙氧基硅丙基氨甲酰氧基乙基三甲基碘化铵（APS）与缩水甘油丙基三甲氧基硅（GPS）的溶胶-凝胶反应将环氧官能团通过阳离子交换插入蒙脱土层间,通过溶胶-凝胶改性后的蒙脱土在丙酮中具有较好的分散性和稳定性。XRD及TEM研究表明改性有机土与坏氧预聚物混合并进行光聚合后,改性蒙脱土层间与聚合物基体通过化学键交联,具有更好的相容性更利于形成部分剥离和高度剥离蒙脱土/环氧纳米复合材料。另外,利用XRD、TEM和TGA对不同APS/GPS配比形成的复合材料中有机土的分散情况,及不同配比对热稳定性的影响做了研究,结果表明随着缩水甘油丙基三甲氧基硅（GPS）量的增加,改性的蒙脱土在环氧树脂中依次形成有序型剥离和无序型剥离型蒙脱土/环氧纳米复合材料,制备的蒙脱土/环氧纳米复合材料具有较好的热稳定性。5、利用合成的三乙氧基硅丙基氨甲酰氧基乙基三甲基碘化铵（APS）与1173IPS的溶胶-凝胶反应将光引发剂1173活性官能团通过阳离子交换插入蒙脱土层间,制备得到可光引发聚合的活性有机土,有机土具有较大的层间距,可达到2.26-3.65nm。改性有机土与自由基光聚合体系共混后,通过光聚合制备了有机/无机纳米复合材料。实时红外（RT-FTIR）表明随着1173IPS量的增加,改性的有机土具有较快的引发速率和类似的最终转化率,最终转化率可达到90%。XRD和TEM研究表明改性蒙脱土以有序剥离分散在聚氨酯丙烯酸树脂聚合物基体中,制备的蒙脱土/聚合物具有较好的热稳定性。6、通过溶胶-凝胶法,利用四乙氧基硅（TEOS）,1173IPS和甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅（MAPS）作为硅源,1173IPS作为光引发剂,MAPS作为改性剂,在光聚合树脂中制备了表面锚接1173光引发剂的活性SiO2粒子,原位UV光聚合法制备了SiO2/聚氨酯纳米复合材料。实时红外（RT-FTIR）研究表明,随着1173IPS引发剂浓度的增加,SiO2/光聚合复合树脂的双键转化率和光固化速率随之增大,最终转化率也增加。相同浓度1173IPS光引发剂,没有经过MAPS改性的双键转化速率较快,具有略高的最终转化率。TEM表明1173IPS和MAPS对形成的SiO2颗粒的大小和分散情况有重要的影响。较高浓度的1173IPS有利于形成均匀分散SiO2颗粒,MAPS的改性能进一步提高其均匀分散的特性。此外较高浓度1173IPS能够提高材料的透明性能,MAPS改性对其透明性能有进一步的改善。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 溶胶-凝胶法（Sol-Gel法）1.1.1 无机溶胶与有机组份混合法1.1.2 有机组份无机组份先后聚合法1.1.3 有机/无机两相同时聚合法1.2 纳米无机单元功能化法1.2.1 无机粒子吸附包裹法1.2.2 无机粒子表面引发聚合法1.3 插层法1.3.1 层状硅酸盐的有机化改性1.3.2 层状硅酸盐/聚合物复合材料的制备1.4 主客体杂化材料1.5 自组装法1.6 UV光聚合制备有机/无机纳米复合材料1.7 课题的提出,方案及意义参考文献第二章 单官能可聚合季铵盐的合成及蒙脱土/聚氨酯纳米复合材料的制备2.1 引言2.2 试验部分2.2.1 试剂2.2.1.1 丙烯酰氯的合成2.2.1.2 甲基丙烯酰氯的合成2.2.2 通过Michael加成合成季铵盐2.2.2.1 羟烷基甲基丙烯酸酯的合成（羟己基甲基丙烯酸酯的合成）2.2.2.2 丙烯酸甲基丙烯酸双酯的合成2.2.2.3 叔胺的合成2.2.2.4 季铵盐化2.2.3 有机土的制备2.2.3.1 钠基蒙脱土的改性2.2.3.2 有机土在光聚合体系中的分散2.2.4 试样的制备2.2.5 测试2.2.5.1 XRD2.2.5.2 DMA2.2.5.3 电子拉伸2.2.5.4 吸水率2.3.结果与讨论2.3.1 XRD2.3.2 复合材料的XRD分析2.3.3 DMA2.3.4 拉伸性能2.3.5 吸水率的测定2.4 小结参考文献第三章 双官能可聚合季铵盐的合成及蒙脱土/聚氨酯纳米复合材料的制备3.1 引言3.2 试验部分3.2.1 试剂3.2.2 通过Michael加成合成双官能可聚合季铵盐3.2.2.1 叔胺的合成3.2.2.2 季铵盐化3.2.3 有机土的制备3.2.3.1 钠基蒙脱土的改性3.2.3.2 有机土在光聚合体系中的分散3.2.4 试样的制备3.2.5 测试3.2.5.1 红外3.2.5.2 XRD3.2.5.3 DMA3.2.5.4 电子拉伸3.2.5.5 TEM3.2.5.6 TGA3.3 结果与讨论3.3.1 FTIR3.3.2 XRD3.3.3 复合材料的XRD分析3.3.4 TEM3.3.5 DMA3.3.6 TGA3.3.7 电子拉伸3.4 小结参考文献第四章 光引发剂插层制备有机/无机纳米复合材料4.1 引言4.2 实验部分4.2.1 试剂4.2.2 引发剂氨的合成4.2.3 有机土的制备4.2.3.1 钠基蒙脱土的改性4.2.3.2 有机土在光聚合树脂中的分散4.2.4 测试4.2.4.1 FTIR4.2.4.2 XRD4.2.4.3 TEM4.2.4.4 DMA4.2.4.5 TGA4.2.4.6 吸水率的测定4.3 结果与讨论4.3.1 FTIR4.3.2 双键转化率的测定4.3.3 XRD4.3.4 TEM4.3.5 DMA4.3.6 TGA4.3.7 吸水率的测定4.4 小结参考文献第五章 溶胶-凝胶改性蒙脱土/环氧纳米复合材料的制备5.1 引言5.2 实验部分5.2.1 试剂5.2.2 有机硅季铵盐的合成5.2.3 复合材料的制备5.2.3.1 蒙脱土的改性5.2.3.2 改性蒙脱土在光聚合树脂中的分散5.2.4 测试5.2.4.1 红外5.2.4.2 XRD5.2.4.3 TEM5.2.4.4 DMA5.2.4.5 UV-vis5.2.4.6 TGA5.3 结果与讨论5.3.1 FTIR5.3.2 XRD5.3.3 有机土在丙酮中的稳定性5.3.4 复合材料的XRD5.3.5 TEM5.3.6 UV-Vis光谱5.3.7 TGA5.4 小结参考文献第六章 溶胶-凝胶改性插层光引发剂制备蒙脱土/聚氨酯纳米复合材料6.1 引言6.2 实验部分6.2.1 试剂6.2.2 有机硅引发剂的合成6.2.3 复合材料的制备6.2.3.1 蒙脱土的改性6.2.3.2 改性蒙脱土在光聚合树脂中的分散6.2.4 测试6.2.4.1 FTIR6.2.4.2 XRD6.2.4.3 TEM6.2.4.4 TGA6.3 结果与讨论6.3.1 FTIR6.3.2 XRD6.3.3 双键转化率的测定6.3.4 复合材料的XRD6.3.5 TEM6.3.6 TGA6.4 小结参考文献2表面引发光聚合制备SiO2/聚氨酯纳米复合材料'>第七章 SiO2表面引发光聚合制备SiO2/聚氨酯纳米复合材料7.1 引言7.2 试验部分7.2.1 试剂2纳米杂化材料'>7.2.2 溶胶-凝胶制备PU/SiO2纳米杂化材料7.2.3 测试7.2.3.1 红外7.2.3.2 TEM7.2.3.3 TGA7.2.3.4 UV-vis7.3 结果与讨论7.3.1 FTIR谱图7.3.2 双键转化率7.3.3 TEM7.3.4 TGA7.3.5 UV-Vis7.3.6 小结参考文献第八章 结论致谢研究成果及发表的论文作者简介导师简介附件
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