光稳定性无机/有机复合微粒子的合成及应用

论文摘要

受阻胺光稳定剂（HALS）是自由基捕获剂的一种,作为聚合物的添加剂,可以在塑料、橡胶、薄膜、涂料等高分子材料中起到光稳定化作用。低分子量HALS具有容易从材料表面流失、与高分子材料相容性差、添加量大等缺点。所以,现在国外逐步采用大分子量HALS。但大分子量HALS其合成工艺一般很复杂,制造成本过高,且随着其大分子化在材料中的添加量也会增加。本研究报道了HALS大分子化的同时使其粒子化的方法,制备出含有受阻胺构造的无机/有机复合微粒子,并对其性能和作为表面改性剂的应用进行了研究。 本研究选择超细SiO2微粒作无机载体,利用含有胺基的硅烷偶联剂对二氧化硅进行表面改性,使二氧化硅表面具有活性有机反应基团。分析发现,选用最少含量为10%的N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷（DB792）作改性剂,改性效果达到最佳。随后采用液/固两相反应体系,含有胺基的SiO2分别和环氧树脂（E-44）和异氰酸酯（MDI）反应,由此制备光稳定性复合微粒子。红外分析显示HALS官能团已接枝到微粒子表面,通过对该复合微粒子的两亲性、热稳定性、紫外线屏蔽性能等的评价,表明在保持HALS光稳定性能的情况下,实现了其粒子化和大分子化的目标。同时讨论了各反应体系的优劣,探讨适合工业化生产的方案。 最后,以E-44为聚合物基体,通过添加光稳定性复合微粒子后得到复合材料,并评价了该材料的力学性能及光稳定性,发现微粒子添加量在2%时其力学性能得到最大改善,SEM和硬度测试则表明复合微粒子能够均匀地迁移到材料的表面,HALS可以在表面起到光稳定化作用。经过自然老化试验和质量损失分析确定,复合微粒子质量占整个体系的2%～3%时,就能充分发挥其在环氧树脂中的抗老化作用,此时,HALS的含量仅为0.04%左右,大大少于目前通用的添加量,实现实用化的同时降低了成本。 本研究通过实现HALS的粒子化及其大分子化,提高了HALS的使用效率、降低了其在高分子材料中的添加量,在材料表面改性领域中取得了新的研究进展。

论文目录

• 第一章 前言
• 1.1 高分子材料的光降解和光稳定
• 1.2 受阻胺HALS的作用机理
• 1.3 受阻胺类光稳定剂的现状及开发进展
• 1.3.1 HALS的主要应用领域
• 1.3.2 HALS国内外发展现状
• 1.3.3 HALS的发展趋势
• 1.3.4 存在问题
• 1.4 本课题研究的目的和意义
• 1.5 本课题研究的主要内容
• 2表面改性'>第二章 超微细SiO₂表面改性
• 2.1 前言
• 2的应用'>2.1.1 超微细SiO₂的应用
• 2的表面改性'>2.1.2 SiO₂的表面改性
• 2的表面改性常用方法'>2.1.3 SiO₂的表面改性常用方法
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验设备及测试仪器
• 2.2.3 主要测试项目
• 2.2.4 二氧化硅表面改性
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 偶联剂改性研究
• 2.3.2 定量分析
• 2.4 小结
• 第三章 光稳定性复合微粒子的制备及性能研究
• 3.1 前言
• 3.1.1 复合材料发展概况
• 3.1.2 功能复合材料的分类和应用
• 3.1.3 功能性复合微粒子的发展和应用
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验设备及测试仪器
• 3.2.3 实验步骤
• 3.2.4 主要测试项目
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 复合微粒子粒径测试
• 3.3.2 二次改性研究
• 3.3.3 结构分析
• 3.3.4 接枝情况比较
• 3.3.5 接触角测试
• 3.3.6 甲基硅油的作用
• 3.3.7 方案比较
• 3.3.8 微米二氧化硅粒子抗光氧化的协同作用
• 3.4 小结
• 第四章 复合微粒子在树脂中的应用研究
• 4.1 前言
• 4.1.1 树脂的分类
• 4.1.2 环氧树脂的性质及应用
• 4.1.3 环氧树脂的老化过程与老化机理
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 实验设备及测试仪器
• 4.2.3 实验步骤
• 4.2.4 主要测试项目
• 4.3 分析与讨论
• 4.3.1 SEM分析
• 4.3.2 接触角测定结果分析
• 4.3.3 力学性能测试分析
• 4.3.4 老化实验结构分析
• 4.4 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录