纳米复合核—壳共聚物的制备及其与聚氯乙烯共混改性的研究

论文摘要

本文首次采用含有双键结构的异丙基三油酰基钛酸酯偶联剂（T-1）和异丙基二甲基丙烯酰基硬脂酰基钛酸酯偶联剂（T-2）,通过湿法处理工艺对纳米CaCO3进行了表面处理,并对接枝率和处理主要影响因素进行了系统考察。结果表明,钛酸酯偶联剂通过化学键接枝在无机粒子表面。目前该项研究尚未见他人文献报道。 采用种子乳液聚合法合成了纳米CaCO3/PBA/PMMA和纳米CaCO3/PBA/P（MMA-St）核-壳结构纳米复合胶乳。并借助动态光散射粒径分析仪、TEM分别考察了复合胶乳粒径及其分布、乳胶粒的微观形态结构。探讨了各种合成因素对乳液聚合反应的影响,并对复合胶乳粒径影响因素进行了考察。对复合材料的研究表明,纳米无机粒子的引入,有利于提高复合材料的热稳定性。对纳米CaCO3/PMMA的研究发现,纳米CaCO3采用钛酸酯处理后,大大强化无机粒子与聚合物间的界面作用,使得聚合物在纳米无机粒子表面的接枝率和接枝效率大大提高。 将合成的纳米复合粒子与PVC树脂共混,通过TA-2000热分析仪、XWB-300F型维卡软化点温度测定仪、毛细管流变仪、TEM和SEM等手段对共混物的力学性能、耐热稳定性、维卡软化点温度、流变性能、形态结构与材料的断面形貌等进行了测试和表征。实验发现,纳米复合物能够较好地分散在PVC基体中:纳米复合物加入能明显提高共混材料的冲击韧性。当纳米复合物的加入量为8份时,当处理剂为钛酸酯T-2时,采用纳米CaCO3/PBA/PMMA改性时,共混材料缺口冲击强度可提高3倍左右,拉伸强度也略有提高;采用纳米CaCO3/PBA/P（MMA-St）改性时,共混材料缺口冲击强度可提高4倍左右,拉伸强度基本保持不变。比较由不同处理剂处理的纳米CaCO3合成的纳米复合材料对PVC的改性效果,发现钛酸酯偶联剂优于硬脂酸处理剂,这是因为采用钛酸酯偶联剂处理后,纳米CaCO3和其外层弹性体界面作用加强,更有利于纳米无机粒子与弹性体协同增韧作用的发挥。此外,共混物的热稳定性和维卡软化点温度也有一定程度的提高。

论文目录

• 第1章 绪论
• §1.1 引言
• §1.2 聚合物／无机纳米复合材料研究进展
• 1.2.1 聚合物／无机纳米复合材料的制备方法
• 1.2.2 聚合物／无机纳米复合材料的应用
• §1.3 纳米无机粒子表面处理研究进展
• 1.3.1 偶联剂表面处理
• 1.3.2 小分子有机物表面处理
• 1.3.3 大分子聚合物表面处理
• 1.3.4 无机纳米粒子表面处理工艺
• §1.4 PVC树脂的增韧改性研究进展
• 1.4.1 弹性体增韧改性
• 1.4.2 有机刚性粒子增韧改性
• 1.4.3 纳米无机粒子增韧改性
• §1.5 本课题指导思想及研究内容
• 3的表面处理研究'>第2章 纳米CaCO₃的表面处理研究
• §2.1 前言
• §2.2 实验部分
• 2.2.1 主要原料与试剂
• 3的表面处理'>2.2.2 纳米CaCO₃的表面处理
• 3的表征'>2.2.3 纳米CaCO₃的表征
• §2.3 结果与讨论
• 3的红外光谱分析'>2.3.1 处理纳米CaCO₃的红外光谱分析
• 3表面处理的影响因素'>2.3.2 纳米CaCO₃表面处理的影响因素
• 2.3.3 TEM分析
• §2.4 本章小结
• 3／PBA／PMMA复合材料的制备、表征及性能研究'>第3章 纳米CaCO₃／PBA／PMMA复合材料的制备、表征及性能研究
• §3.1 引言
• §3.2 实验部分
• 3.2.1 主要原料与试剂
• 3种子乳液的制备'>3.2.2 纳米CaCO₃种子乳液的制备
• 3／PBA／PMMA复合胶乳的合成'>3.2.3 纳米CaCO₃／PBA／PMMA复合胶乳的合成
• 3／PMMA复合胶乳的合成'>3.2.4 纳米CaCO₃／PMMA复合胶乳的合成
• 3.2.5 性能测试及表征
• §3.3 结果与讨论
• 3种子乳液固含量影响因素'>3.3.1 纳米CaCO₃种子乳液固含量影响因素
• 3.3.2 乳液聚合体系稳定性的影响因素
• 3／PBA／PMMA胶乳乳胶粒粒径及其影响因素'>3.3.3 纳米CaCO₃／PBA／PMMA胶乳乳胶粒粒径及其影响因素
• 3／PBA／PMMA复合胶乳透射电镜分析'>3.3.4 纳米CaCO₃／PBA／PMMA复合胶乳透射电镜分析
• 3／PBA／PMMA复合材料的热稳定性'>3.3.5 纳米CaCO₃／PBA／PMMA复合材料的热稳定性
• 3／PMMA复合材料的表征'>3.3.6 纳米CaCO₃／PMMA复合材料的表征
• §3.4 本章小结
• 3／PBA／PMMA共混改性PVC研究'>第4章 纳米CaCO₃／PBA／PMMA共混改性PVC研究
• §4.1 引言
• §4.2 实验部分
• 4.2.1 主要原料与试剂
• 3／PBA／PMMA纳米复合物与PVC共混物测试样品的制备'>4.2.2 CaCO₃／PBA／PMMA纳米复合物与PVC共混物测试样品的制备
• 4.2.3 性能测试及表征
• §4.3 结果与讨论
• 3／PBA／PMMA在共混材料中的分散情况'>4.3.1 纳米CaCO₃／PBA／PMMA在共混材料中的分散情况
• 4.3.2 共混材料的力学性能
• 4.3.3 共混材料缺口冲击试样断面的形态
• 4.3.4 共混材料的热稳定性
• 4.3.5 共混材料的维卡软化点温度
• §4.4 本章小结
• 3／PBA／P（MMA-St）复合材料的制备及共混改性PVC研究'>第5章 纳米CaCO₃／PBA／P（MMA-St）复合材料的制备及共混改性PVC研究
• §5.1 引言
• §5.2 实验部分
• 5.2.1 主要原料与试剂
• 3／PBA／P（MMA-St）复合胶乳的合成'>5.2.2 纳米CaCO₃／PBA／P（MMA-St）复合胶乳的合成
• 3／PBA／P（MMA-St）与PVC共混物测试样品的制备'>5.2.3 纳米CaCO₃／PBA／P（MMA-St）与PVC共混物测试样品的制备
• 5.2.4 性能测试及表征
• §5.3 结果与讨论
• 3／PBA／P（MMA-St）复合胶乳粒径及其分布'>5.3.1 纳米CaCO₃／PBA／P（MMA-St）复合胶乳粒径及其分布
• 3／PBA／P（MMA-St）复合胶乳透射电镜分析'>5.3.2 纳米CaCO₃／PBA／P（MMA-St）复合胶乳透射电镜分析
• 5.3.3 共混材料的力学性能
• 3／PBA／P（MMA-St）复合物在PVC基质中的分散情况'>5.3.4 纳米CaCO₃／PBA／P（MMA-St）复合物在PVC基质中的分散情况
• 5.3.5 共混材料缺口冲击试样断面的形态
• 5.3.6 共混材料的流变性能
• 5.3.7 共混材料的维卡转化点温度
• §5.4 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果