聚丙烯酸酯-TiO-,2-核-殼型納米復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、近年來(lái)，有機(jī)/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料的研究非?；钴S，它通過結(jié)合無(wú)機(jī)組分的性能(如熱穩(wěn)定性、高機(jī)械強(qiáng)度、催化性能及光學(xué)性能等)和有機(jī)組分的性能(如柔韌性和成膜能力等)表現(xiàn)出一些全新的增強(qiáng)的性能，無(wú)論從學(xué)術(shù)上還是從應(yīng)用上來(lái)看，它均具有極大的吸引力。本文首先全面評(píng)述了有機(jī)/無(wú)機(jī)核-殼型納米復(fù)合材料研究現(xiàn)狀，重點(diǎn)介紹了制備方法和表征手段，對(duì)將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)作了展望，提出了今后的一些重要的研究方向。 在實(shí)驗(yàn)研究方面，我們主要使用共混法及乳液聚合法

2、來(lái)制備聚丙烯酸酯/TiO2核-殼型納米復(fù)合材料。 采用過硫酸銨及亞硫酸氫納作氧化還原引發(fā)劑，在10-20℃的低溫下制備了乳膠粒徑為30-50nm的聚丙烯酸甲酯聚合物乳液。研究表明，隨乳化劑總量的增加，乳膠粒徑變小，隨非離子乳化劑OS-15用量的增加，乳膠粒徑變大；隨AA用量增加起初乳膠粒徑變小，而后又增大，單體總量增加，乳膠粒徑增大，引發(fā)劑增加，乳膠粒徑變小；反應(yīng)溫度升高，乳液粒徑也變小。此乳液用于與納米TiO2膠體進(jìn)行共混以制

3、備納米復(fù)合材料。 由于納米TiO2粒子表面的-OH與-O-之間的氫鍵作用，通過聚醚型非離子表面活性劑對(duì)TiO2進(jìn)行保護(hù)處理，得到穩(wěn)定分散的納米TiO2膠體。用此膠體與陰離子型乳液共混，共混后的復(fù)合乳液當(dāng)pH值小于3.6有較好的分散性及穩(wěn)定性，但是當(dāng)pH值大于3.6時(shí)卻出現(xiàn)了嚴(yán)重的TiO2團(tuán)聚。而用此膠體與陽(yáng)離子型乳液共混時(shí)，由于較多的TiO2能通過靜電力吸附于乳膠粒周圍，使其較好地分散于乳液體系中而非自身團(tuán)聚，所以此體系能獲得較

4、好的穩(wěn)定性。 用原位乳液聚合法制得了核-殼型聚丙烯酸酯/TiO2納米復(fù)合粒子。在有代表性的樣品中，納米復(fù)合粒子的粒徑約為150nm，TiO2殼層的厚度在4-10納米之間。靜電相互作用被用作主要的作用力以幫助有機(jī)無(wú)機(jī)兩相的復(fù)合，從而促進(jìn)聚合物微球?qū)iO2的吸附。 體系中只有CTAB是用來(lái)為乳膠粒子提供正電荷的。因?yàn)槿槟z粒子表面的帶負(fù)電荷的TiO2與聚合物鏈末端的陰離子基團(tuán)(SO42-，即APS分解后的碎片)能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)

5、，并能共同維持體系的穩(wěn)定，所以APS被選擇作為最適合的引發(fā)劑。pH值對(duì)能形成有致密TiO2殼層的納米復(fù)合粒子具有至關(guān)重要的作用，在聚合反應(yīng)的進(jìn)行過程中，要把體系的pH值控制在3-3.5之間；而在聚合完成之后，要調(diào)節(jié)體系的pH值到8.0-10.5之間。 AFM照片顯示，由于有TiO2殼層的保護(hù)，納米復(fù)合粒子在經(jīng)過熱處理后不會(huì)變形。XRD分析說(shuō)明銳鈦礦型和金紅石型的TiO2同時(shí)存在與復(fù)合膜中，并且后者的含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前者。SEM表征