PDF《丙烯酸/SiO2 纳米复合乳液的制备和表征*》

复旦大学 政学者论文集

2002 丙烯酸/SiO2 纳米复合乳液的制备和表征* 熊明娜 (导师:武利民教授) 摘要 本文通过三种不同的方法制备丙烯酸/SiO2 纳米复合乳液 原位聚合;

丙烯酸乳液与纳米二氧化硅的 水分散液 高速剪切法分散和球磨法分散 直接共混 为了比较 丙烯酸/微米 SiO2 复合乳液也以相同的方 法制备 考察复合物的各种力学和光学性能 拉伸性 DAM UV-VIS TEM 等 发现通过共混法制备的纳 米复合物的拉伸强度 断裂伸长率和玻璃转化温度 Tg 随纳米二氧化硅含量的增加先上升然后逐渐下降 而通过原位聚合的纳米复合物的这些性能均比纯的丙烯酸样品低 紫外光的吸收和透过都随纳米二氧化硅 含量的增加分别呈上升和下降趋势 对于填充微米二氧化硅的复合乳液 与纯丙烯酸样品相比其 Tg 下降 紫外吸收和透过率基本保持不变 关键词: 纳米复合乳液 纳米二氧化硅 团聚 丙烯酸乳液

1 前言纳米复合材料的概念[1] 是在

20 世纪

80 年代初由 Rey 和Komarneni 最早提出的 纳米复 合材料[2-5] 是有两种或两种以上的固相至少在一维以纳米级大小 1-100nm 复合二成的复合 材料 这些固相可以是非晶质 半晶质 晶质或者兼而有之 而且可以是无机物 有机物或 二者兼有 纳米复合材料与常规的无机填料/聚合物复合体系不同 不是有机相与无机相的 简单混合 而是两相在纳米尺寸范围内复合而成 由于分散相与连续相之间界面积非常大 界面间具有很强的相互作用 产生理想的粘接性能 使界面模糊[6-10] 聚合物基无机纳米复 合材料不仅具有纳米材料的表面效应 量子尺寸效应等性质 而且将无机物的刚性 尺寸稳 定性和热稳定性与聚合物的韧性 加工性及介电性能糅合在一起 从而产生许多特异的性能 如较高的强度 硬度 韧性 抗腐蚀 抗老化等[11-14] 目前 纳米复合材料已经广泛而成功 地用于合成塑料 橡胶 纤维 粘合剂 密封剂 涂料等[15-17] 纳米复合材料分类如下: 金属/金属 非聚合物纳米复合材料 金属/陶瓷 陶瓷/陶瓷 纳米复合材料 聚合物基 有机/无机纳米复合材料 无机材料基 聚合物纳米复合材料 分子复合 聚合物/聚合物纳米复合材料 原位复合 微纤/基体 * 本文的英文稿已发表在 Polymer International2002,51,1-7 上(第一作者)

401 丙烯酸/SiO2 纳米复合乳液的制备和表征 目前 国内外采用的制备纳米复合材料的传统方法主要有 溶胶凝胶法 sol-gel 法 原位聚合法 in-situ 法 共混法和插层法等 溶胶凝胶法是纳米复合材料制备中应用最早的一种方法 它可简单的分为三种

1 把 前驱物溶解在预形成的聚合物溶液中 在酸 碱或某些盐催化作用下形成半互穿网络

2 把前驱物和单体溶解在溶剂中 让水解和单体聚合同时进行 这一方法可是一些完全不溶解 的聚合物靠原位生成而均匀地嵌入无机网络中 如果单体交联则形成全互穿网络

3 在以 上的聚合物或单体中可以引入能与无机组份形成化学键的基团 增加有机与无机组分之间的 相互作用 如Karim Dahmouche 等人发现运用溶胶凝胶法制备的硅氧烷-PEG 和硅氧烷CPPG 纳米复合材料中 纳米粒子表面通过共价健与聚合物基质相互作用 从而均匀的分散在 PEG 和PPG 中[18] 原位聚合法应用在为填充使纳米粒子在单体中均匀分散 然后在一定条件下就地聚合 形成复合材料 这一方法制备的复合材料的填充粒子分散均匀 粒子的纳米特性完好无损 同时在位填充过程中只经过一次聚合成型 不需热加工 保证基体各种性能的稳定 如Chang 等人在三烷氧基官能化的 PMMA 存在下 烷氧基官能原位缩聚制备 PMMA/SiO2 复 合材料[19] 共混法是通过各种方式将纳米粒子与有机聚合物混合 共混法所需纳米粒子的制备方法 总体可分为物理方法 化学方法 其中物理方法主要由物理粉碎法 蒸汽冷凝法 化学方法 有气相沉淀法 模板反应法 微乳液法 胶态化学法 水热合成法等 如Carotenuto C.