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聚丙烯酸酯/纳米SiO2复合粒子的原位（细）乳液聚合法制备及应用

2020-11-22阅读(388)

聚丙烯酸酯/纳米SiO2复合粒子的原位（细）乳液聚合法制备及应用

论文摘要

采用纳米SiO2粒子改性聚合物可以有效提高材料的综合性能。针对目前采用纳米SiO2粉体改性聚合物时存在的分散不匀、解团聚困难、无机粒子与聚合物相容性差等问题,论文提出了直接以纳米SiO2分散液为原料,在纳米SiO2粒子表面引入可反应化合物,并分别通过原位乳液聚合和细乳液聚合制备聚丙烯酸酯（ACR）/SiO2纳米复合粒子的新方法。对纳米SiO2粒子表面引发剂的吸附和丙烯酸酯类单体的偶联规律、改性纳米SiO2粒存在下的原位乳液和细乳液聚合动力学和聚合稳定性、复合乳胶粒子粒径和形态控制、复合乳胶粒子形成机理进行了深入研究,制备得到复合程度高、接枝率大、SiO2粒子分散性好的复合粒子,并对复合粒子在聚氯乙烯（PVC）等塑料中的应用进行了初步研究。 论文以纳米SiO2粒子的水分散液为原料,通过原位乳液聚合制备ACR/纳米SiO2复合粒子。通过调节水相pH值大于SiO2的等电势点,使纳米SiO2粒子带负电,进而通过静电作用实现2,2’-偶氮（2-脒基丙烷）二氯化氢（AIBA）引发剂在SiO2粒子表面的吸附。结果发现,随着AIBA吸附量的增加,纳米SiO2水相分散稳定性降低,并存在能使纳米SiO2稳定分散的AIBA吸附上限;AIBA吸附上限随pH值的增加而增大,当pH=10时达到0.208mmol·AIBA/g·SiO2。DSC和元素分析表明,AIBA吸附效率高（>80%）,吸附AIBA活性大于未吸附AIBA。 在纳米SiO2表面吸附AIBA引发作用下,进行丙烯酸酯类单体的原位乳液聚合。发现随着表面吸附AIBA量的增加,聚合速率增加;随着SiO2含量增加,聚合速率下降,复合乳胶粒子平均粒径变小,分布变宽,储存稳定性降低。聚合前期添加适量的OP-10非离子型乳化剂,聚合后期补加十二烷基硫酸钠（SDS）阴离子型乳化剂,可以显著提高复合胶乳的稳定性。与未进行SiO2/AIBA预吸附的乳液聚合产物和ACR乳液/SiO2分散液的物理混合物相比,采用原位乳液聚合得到的产物中ACR/SiO2复合程度和结合强度发,聚合物接枝率大。 通过TEM和DLS分析发现,原位乳液聚合得到的复合乳胶中,纳米SiO2粒子以内部包裹（约占30%）、表面镶嵌（约占60%）和水相游离三种方式存在。结合多次离心/分散、HF刻蚀和元素分析发现,内部包裹SiO2粒子的聚合物接枝率最大（约为16.8%）、表面镶嵌SiO2粒子的接枝率略小（约为13.4%）、水相游离

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 前言
  • 第二章 文献综述
  • 2粒子'>2.1 纳米SiO2粒子
  • 2复合材料制备技术'>2.2 聚合物／纳米SiO2复合材料制备技术
  • 2.2.1 物理复合法
  • 2.2.2 溶胶-凝胶法
  • 2.2.3 原位聚合法
  • 2粒子在聚合物基体中的分散'>2.3 纳米SiO2粒子在聚合物基体中的分散
  • 2粒子对聚合物性能的影响'>2.4 纳米SiO2粒子对聚合物性能的影响
  • 2复合材料的力学性能'>2.4.1 聚合物／纳米SiO2复合材料的力学性能
  • 2粒子增韧聚合物机理'>2.4.2 纳米SiO2粒子增韧聚合物机理
  • 2复合材料的热学性能'>2.4.3 聚合物／纳米SiO2复合材料的热学性能
  • 2.5 课题的提出
  • 参考文献
  • 2复合粒子的原位乳液聚合法制备和表征'>第一篇 ACR／纳米SiO2复合粒子的原位乳液聚合法制备和表征
  • 2粒子静电吸附2，2’-偶氮（2-脒基丙烷）二氯化氢'>第三章 水相分散纳米SiO2粒子静电吸附2，2’-偶氮（2-脒基丙烷）二氯化氢
  • 3.1 引言
  • 3.2 实验
  • 3.2.1 实验原料和仪器
  • 2表面上的引发剂吸附'>3.2.2 纳米SiO2表面上的引发剂吸附
  • 3.2.3 表征
  • 3.3 结果与讨论
  • 2水分散液表征'>3.3.1 纳米SiO2水分散液表征
  • 2粒子表面静电吸附AIBA'>3.3.2 纳米SiO2粒子表面静电吸附AIBA
  • 3.3.3 吸附引发剂的活性
  • 3.4 本章小结
  • 参考文献
  • 2复合粒子'>第四章 原位乳液聚合法制备ACR／纳米SiO2复合粒子
  • 4.1 引言
  • 4.2 实验
  • 4.2.1 实验原料和仪器
  • 4.2.2 乳液聚合
  • 4.2.3 表征
  • 4.3 结果与讨论
  • 4.3.1 原位乳液聚合动力学
  • 4.3.2 原位乳液聚合的粒径控制
  • 4.3.3 原位乳液聚合的稳定性
  • 2的复合程度'>4.3.4 原位乳液聚合产物中SiO2的复合程度
  • 4.3.5 原位乳液聚合产物中ACR接枝率
  • 4.4 本章小结
  • 参考文献
  • 2复合粒子的形成机理'>第五章 原位乳液聚合中ACR／纳米SiO2复合粒子的形成机理
  • 5.1 引言
  • 5.2 实验
  • 5.2.1 实验原料和仪器
  • 2表面上的引发剂吸附和原位乳液聚合'>5.2.2 纳米SiO2表面上的引发剂吸附和原位乳液聚合
  • 5.2.3 表征
  • 5.3 结果与讨论
  • 5.3.1 复合粒子形貌
  • 5.3.2 复合粒子表面Zeta电性
  • 2在复合胶乳中的分布'>5.3.3 纳米SiO2在复合胶乳中的分布
  • 2的表面接枝量'>5.3.4 不同方式存在的纳米SiO2的表面接枝量
  • 2粒子表面引发聚合'>5.3.5 活性纳米SiO2粒子表面引发聚合
  • 5.3.6 复合粒子形成机理分析
  • 5.4 本章小结
  • 参考文献
  • 2复合粒子的细乳液聚合法制备及表征'>第二篇 ACR／纳米SiO2复合粒子的细乳液聚合法制备及表征
  • 2粒子的偶联改性'>第六章 分散于丙烯酸酯单体中的纳米SiO2粒子的偶联改性
  • 6.1 引言
  • 6.2 实验
  • 6.2.1 实验原料和仪器
  • 2粒子表面的有机化改性'>6.2.2 SiO2粒子表面的有机化改性
  • 2丙烯酸酯单体分散液的细乳化'>6.2.3 纳米SiO2丙烯酸酯单体分散液的细乳化
  • 6.2.4 表征
  • 6.3 结果与讨论
  • 2的丙烯酸酯分散液表征'>6.3.1 纳米SiO2的丙烯酸酯分散液表征
  • 2粒子表面偶联MPS'>6.3.2 纳米SiO2粒子表面偶联MPS
  • 2粒子表面偶联MPS量对纳米SiO2粒子包裹率的影响'>6.3.3 纳米SiO2粒子表面偶联MPS量对纳米SiO2粒子包裹率的影响
  • 2粒子的存在方式'>6.3.4 细乳液中纳米SiO2粒子的存在方式
  • 6.4 本章小结
  • 参考文献
  • 2复合粒子'>第七章 细乳液聚合法制备ACR／纳米SiO2复合粒子
  • 7.1 引言
  • 7.2 实验
  • 7.2.1 实验原料和仪器
  • 2粒子表面的有机化改性和细乳化液制备'>7.2.2 SiO2粒子表面的有机化改性和细乳化液制备
  • 7.2.3 细乳液聚合
  • 7.2.4 表征
  • 7.3 结果与讨论
  • 7.3.1 细乳化液粒径控制
  • 7.3.2 细乳化液和细乳液聚合的稳定性
  • 7.3.3 细乳液聚合单体转化率
  • 7.3.4 细乳液聚合产物的接枝率和接枝效率
  • 7.4 本章小结
  • 参考文献
  • 2复合粒子的形成机理'>第八章 细乳液聚合中ACR／纳米SiO2复合粒子的形成机理
  • 8.1 引言
  • 8.2 实验
  • 8.2.1 实验原料和仪器
  • 2粒子的表面改性和细乳液聚合'>8.2.2 SiO2粒子的表面改性和细乳液聚合
  • 8.2.3 表征
  • 8.3 结果与讨论
  • 2复合粒子形态'>8.3.1 ACR／纳米SiO2复合粒子形态
  • 2在复合胶乳中的分布'>8.3.2 纳米SiO2在复合胶乳中的分布
  • 2表面接枝聚丙烯酸酯'>8.3.3 纳米SiO2表面接枝聚丙烯酸酯
  • 2复合物的溶解性'>8.3.4 ACR／纳米SiO2复合物的溶解性
  • 8.3.5 接枝聚合物的分子量
  • 2复合粒子形成机理'>8.3.6 ACR／纳米SiO2复合粒子形成机理
  • 8.4 本章小结
  • 2复合粒子在聚合物改性中的应用'>第三篇 ACR／纳米SiO2复合粒子在聚合物改性中的应用
  • 2粒子在丙烯酸酯聚合物中的分散及对其热性能的影响'>第九章 纳米SiO2粒子在丙烯酸酯聚合物中的分散及对其热性能的影响
  • 9.1 引言
  • 9.2 实验
  • 9.2.1 实验原料和仪器
  • 2复合材料的制备'>9.2.2 ACR／纳米SiO2复合材料的制备
  • 9.2.3 表征
  • 9.3 结果与讨论
  • 2粒子在ACR／纳米SiO2复合材料中的分散'>9.3.1 纳米SiO2粒子在ACR／纳米SiO2复合材料中的分散
  • 9.3.2 ACR复合材料的热稳定性分析
  • 9.3.3 ACR纳米复合材料的动态力学性能
  • 9.4 本章小结
  • 参考文献
  • 2在PVC中的分散及其对抗冲性能的影响'>第十章 纳米SiO2在PVC中的分散及其对抗冲性能的影响
  • 10.1 引言
  • 10.2 实验
  • 10.2.1 实验原料和仪器
  • 2复合材料的制备'>10.2.2 PVC／纳米SiO2复合材料的制备
  • 2粒子在PVC相的分散'>10.2.3 纳米SiO2粒子在PVC相的分散
  • 10.2.4 PVC纳米复合材料抗冲性能测试
  • 10.3 结果与讨论
  • 2粒子在PVC中分散'>10.3.1 纳米SiO2粒子在PVC中分散
  • 2粒子对PVC抗冲性能的影响'>10.3.2 纳米SiO2粒子对PVC抗冲性能的影响
  • 10.3.3 增韧模型
  • 10.4 本章小结
  • 参考文献
  • 第十一章 结论及创新点
  • 11.1 结论
  • 11.2 创新点
  • 11.3 需进一步开展的工作
  • 附录1符号说明
  • 附录2实验仪器列表
  • 致谢
  • 作者简介

    • 相关论文文献

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