PMMA/纳米TiO2复合粒子的制备及对POM、PC和PVC耐光老化性能研究

论文摘要

在太阳光照射下，高分子材料受紫外光的辐照作用，会发生光化学反应，导致结构破坏、性质劣化、以至功能丧失。因此，户外使用的大多数高分子材料基体中都会添加各种有机紫外光稳定剂。然而，有机紫外光稳定剂普遍存在一些不足：与高分子材料基体相容性较差，在高分子材料加工和使用过程中容易挥发和迁移；本身也是一种有机物，也会被紫外光侵害，影响其使用的持久性；具有一定的毒性。与有机紫外光稳定剂相比，有些无机纳米材料（如纳米ZnO、TiO2粒子等）可屏蔽紫外光、无毒、不迁移，能较好地克服上述有机紫外光稳定剂的不足。随着纳米技术的发展，应用某些具有紫外光屏蔽性能的无机纳米粒子作为紫外光稳定剂已经成为近年来研究的热点之一。但将无机纳米粒子应用在高分子材料领域中，需要解决无机纳米粒子在聚合物基体中的分散和聚合物与无机纳米粒子间的界面结合等关键问题。 本文通过原位乳液聚合法，在具有较强的紫外光屏蔽能力的无机纳米TiO2粒子表面接枝上光稳定性良好的丙烯酸酯类聚合物，制得一种新型的紫外光稳定剂——聚丙烯酸酯／纳米TiO2复合粒子。以聚甲醛（POM）、聚碳酸酯（PC）和聚氯乙烯（PVC）为改性对象，将复合粒子作为改性剂填料添加到这些聚合物基体中，研究聚丙烯酸酯，纳米TiO2复合粒子对高分子材料耐光氧老化性能的影响，为无机纳米粒子在高分子材料中的应用开拓更广阔的前

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 高分子材料的光氧老化
• 1.1.1 高分子材料对紫外光的吸收
• 1.1.2 高分子材料光氧老化机理
• 1.2 高分子材料的光稳定化
• 1.2.1 光稳定化机理
• 1.2.2 光稳定剂研究开发新趋势
• 2粒子'>1.3 纳米TiO₂粒子
• 2屏蔽紫外光的原理'>1.3.1 金红石型纳米TiO₂屏蔽紫外光的原理
• 2粒子表面改性'>1.3.2 纳米TiO₂粒子表面改性
• 1.3.2.1 利用无机物进行改性
• 1.3.2.2 利用有机物进行改性
• 2复合粒子'>1.4 聚合物／纳米TiO₂复合粒子
• 1.4.1 制备方法
• 1.4.2 聚合物／无机粒子间的结合方式
• 1.4.2.1 表面包覆
• 1.4.2.2 表面接枝
• 1.5 高分子材料的耐光氧老化研究
• 1.6 本论文的研究意义、目标、内容、及创新之处
• 2复合粒子的制备'>第二章 聚丙烯酸酯／纳米TiO₂复合粒子的制备
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要原料
• 2表面偶联改性'>2.2.2 纳米TiO₂表面偶联改性
• 2复合粒子制备'>2.2.3 PMMA／纳米TiO₂复合粒子制备
• 2.2.4 PMMA粒子制备
• 2粒子制备'>2.2.5 PMMA／纳米TiO₂粒子制备
• 2复合粒子制备'>2.2.6 PBA／纳米TiO₂复合粒子制备
• 2复合粒子的制备'>2.2.7 丙烯酸酯共聚物／纳米TiO₂复合粒子的制备
• 2.2.8 丙烯酸酯共聚物的制备
• 2.2.9 测试与表征
• 2.2.9.1 SLS水溶液表面张力
• 2粒子表面的吸附'>2.2.9.2 SLS在改性纳米TiO₂粒子表面的吸附
• 2.2.9.3 乳液凝胶含量
• 2.2.9.4 乳液固含量
• 2.2.9.5 单体转化率
• 2.2.9.6 接枝率和接枝效率
• 2.2.9.7 红外光谱
• 2.2.9.8 X射线光电子能谱
• 2.2.9.9 热重分析
• 2.3 结果与讨论
• 2粒子的改性'>2.3.1 纳米TiO₂粒子的改性
• 2.3.1.1 沉降测试
• 2.3.1.2 定性分析
• 2.3.1.3 定量分析
• 2复合粒子制备'>2.3.2 聚丙烯酸酯／纳米TiO₂复合粒子制备
• 2粒子间的相互作用'>2.3.2.1 复合粒子中聚合物与TiO₂粒子间的相互作用
• 2.3.2.2 聚合条件对聚合体系的影响
• 2复合粒子机理探讨'>2.3.3 原位乳液聚合法制备聚丙烯酸酯／纳米TiO₂复合粒子机理探讨
• 2.4 小结
• 2复合粒子的结构与抗紫外光性能研究'>第三章 聚丙烯酸酯／纳米TiO₂复合粒子的结构与抗紫外光性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 2复合粒子的紫外光辐照实验'>3.2.1 PMMA和PMMA／纳米TiO₂复合粒子的紫外光辐照实验
• 3.3 测试与表征
• 3.3.1 X射线光电子能谱
• 3.3.2 广角X射线衍射
• 3.3.3 复合粒子的形貌
• 3.3.4 复合粒子粒径及其分布
• 3.3.5 复合粒子热分析
• 3.3.6 聚合物分子量及分子量分布
• 3.3.7 紫外-可见漫反射光谱
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 复合粒子的物相分析
• 3.4.2 复合粒子表面成分分析
• 3.4.3 聚合物的分子量及其分布
• 3.4.4 聚合物的玻璃化转变
• 3.4.5 复合粒子形貌、粒度及粒度分布
• 2复合粒子的紫外光屏蔽性能'>3.4.6 PMMM/纳米TiO₂复合粒子的紫外光屏蔽性能
• 3.5 小结
• 2复合粒子对高分子材料抗紫外光性能改性研究'>第四章 聚丙烯酸酯／纳米TiO₂复合粒子对高分子材料抗紫外光性能改性研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 POM试样制备
• 4.2.3 PC试样制备
• 4.2.4 PVC试样制备
• 4.2.5 样条光氧老化试验
• 4.2.6 性能测试
• 4.2.6.1 力学性能
• 4.2.6.2 结晶性能
• 4.2.6.3 样条断面形貌
• 4.2.6.4 光氧老化前后样条色差
• 4.3 结果与讨论
• 2复合粒子对POM耐光氧老化性能的改性'>4.3.1 聚丙烯酸酯／纳米TiO₂复合粒子对POM耐光氧老化性能的改性
• 4.3.1.1 光氧老化前后POM试样的力学性能变化
• 4.3.1.2 紫外光辐照前后POM试样的色差
• 2复合粒子与POM相容性研究'>4.3.1.3 聚丙烯酸酯／纳米TiO₂复合粒子与POM相容性研究
• 2复合粒子对POM结晶行为的影响'>4.3.1.4 聚丙烯酸酯／纳米TiO₂复合粒子对POM结晶行为的影响
• 2复合粒子对PC、PVC耐光氧老化性能改性初探'>4.3.2 聚丙烯酸酯／纳米TiO₂复合粒子对PC、PVC耐光氧老化性能改性初探
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 作者在读期间发表论文及专利授权情况
• 致谢