微乳聚合制备防辐射含金属有机玻璃

论文摘要

本论文探讨了微乳聚合法制备防辐射含金属有机玻璃的方法及其制备工艺,重点研究了微乳液聚合制备含铅、含钡以及含镉有机玻璃的方法与合成路线。通过绘制不同体系拟三元相图,确定反应体系,并成功将金属盐引入微乳体系,制备了含金属有机玻璃,为微乳液聚合制备新型功能性高分子材料提供了新的思路和方法。首先确定了Pb（MA）2、Pb（OA）2、Pb（MA）2以及Pb（MA）2的制备工艺条件,并对合成产物进行相关的分析,测定了产品的产率;然后研究了不同微乳拟三元相图的制备方法,对Shah法制备的铅盐相图进行了电导率的分析,基本上各个体系随着含水量的不同都可以区分为:油包水（W/O）、双连续（B.C）、水包油（O/W）三种微乳液类型,Pb（MA）2/MA/MMA/HEMA/TX-10/H2O体系还出现了液晶区域;用Schulman法制备了铅盐、钡盐、镉盐不同体系的拟三元微乳相图;两种方法制备的相图在微乳区的大小方位均不相同,Schulman法制备的相图只有一个微乳区域,而Shah则在低水含量和高水含量有两个微乳区域,且Schulman透明微乳区域比Shah要大一些。在微乳拟三元相图的基础上,研究了金属盐、水含量、表面活性剂、助表面活性剂等体系不同组分对材料透明度的影响,找出微乳聚合制备含金属有机玻璃的最佳配方,制备了含铅盐25.4%,钡盐30.94%,镉盐32.15%的防辐射有机玻璃,最后对所制备的防辐射有机玻璃进行了光学、热力学和防辐射性能的测试。其中含铅有机玻璃的Tg133.47 oC,维卡点80.4 oC,折光率1.5040,含钡有机玻璃的Tg119.89 oC,维卡点81.5 oC,折光率1.5167,含镉有机玻璃的Tg123.62 oC,维卡点74.7 oC,折光率1.5097,且三者的拉伸强度均表现为随着X光照射时间的增长而增大,冲击强度变化较小,经透光率、耐溶剂性能、防辐射能力和扫描电镜测试,这种材料是具有孔状结构的良好耐溶剂性能的透明防辐射板材。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 防辐射有机玻璃
• 1.2.1 有机玻璃的现状
• 1.2.2 防辐射有机玻璃的发展
• 1.2.3 防辐射有机玻璃的种类
• 1.3 功能有机玻璃制备新方法
• 1.3.1 微乳液类型
• 1.3.2 微乳液的制备
• 1.3.3 微乳聚合的发展
• 1.3.4 微乳聚合产物的结构
• 1.4 微乳聚合与防辐射有机玻璃
• 1.5 立题依据
• 第二章 实验材料与实验方法
• 2.1 实验药品及主要实验仪器
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 主要实验仪器
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 金属盐的合成
• 2.2.2 原料的预处理
• 2.2.3 微乳液相图的绘制方法
• 2.2.4 微乳聚合反应实验
• 2.3 表征
• 2.3.1 红外谱图
• 2.3.2 拉伸强度的测定
• 2.3.3 冲击强度的测定
• 2.3.4 玻璃化转点温度（Tg）测试
• 2.3.5 透光率的测定
• 2.3.6 折光率的测定
• 2.3.7 维卡点测定
• 2.3.8 耐有机溶剂测试
• 2.3.9 防辐射能力测试
• 2.3.10 扫描电镜分析
• 第三章 金属盐的合成与检测
• 3.1 甲基丙烯酸铅的合成
• 3.1.1 反应方程式
• 3.1.2 实验操作步骤
• 3.1.3 甲基丙烯酸铅合成反应条件的确定
• 3.1.4 合成产率计算
• 3.2 辛酸铅的合成
• 3.2.1 反应方程式
• 3.2.2 实验操作步骤
• 3.2.3 辛酸铅反应条件的确定
• 3.2.4 合成产率计算
• 3.3 甲基丙烯酸钡的合成
• 3.3.1 反应方程式
• 3.3.2 实验操作步骤
• 3.3.3 反应条件的讨论
• 3.3.4 合成产率计算
• 3.4 甲基丙烯酸镉的合成
• 3.4.1 反应方程式
• 3.4.2 实验操作步骤
• 3.4.3 反应条件的讨论
• 3.4.4 合成产率计算
• 第四章 微乳相图的研究
• 4.1 铅盐体系的微乳相图
• 4.1.1 Shah 法制备的铅盐相图
• 4.1.2 电导率与相变关系
• 4.1.3 Schulman 法制备的微乳相图
• 4.2 钡盐以及镉盐体系的微乳相图
• 4.3 结论
• 第五章 防辐射有机玻璃的制备
• 5.1 微乳聚合制备有机铅玻璃
• 5.1.1 铅盐的选择
• 5.1.2 表面活性剂的选择
• 5.1.3 助表面活性剂的选择
• 5.1.4 TX-10 及HEMA 对于透明度的影响
• 5.1.5 最佳体系的确定
• 5.2 微乳聚合制备有机钡玻璃
• 2 与材料透明度的关系'>5.2.1 Ba（MA）²与材料透明度的关系
• 5.2.2 体系的其他成分与材料透明度的关系
• 5.2.3 最佳体系的确定
• 5.3 微乳聚合制备有机镉玻璃
• 5.3.1 甲基丙烯酸镉对体系的影响
• 5.3.2 硝酸镉对体系的影响
• 5.3.3 最佳体系的确定
• 5.4 结论
• 第六章 聚合物的表征
• 6.1 金属盐的表征
• 6.1.1 甲基丙烯酸的表征
• 6.1.2 辛酸铅的表征
• 6.1.3 甲基丙烯酸钡的表征
• 6.1.4 甲基丙烯酸镉的表征
• 6.2 机械性能
• 6.2.1 拉伸强度
• 6.2.2 冲击强度
• 6.3 玻璃转化温度（TG）的测定
• 6.4 有机玻璃软化点（维卡）的测定
• 6.5 透光率测定
• 6.6 耐溶剂性
• 6.7 折光率测定
• 6.8 防射线能力测定
• 6.9 微乳聚合物的微观结构
• 6.10 结果与讨论
• 6.10.1 聚合机理的研究
• 6.10.2 老化机理
• 6.10.3 无机电解质的影响
• 6.10.4 温度的影响
• 6.10.5 金属盐对材料性能的影响
• 6.10.6 材料变色机理
• 第七章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录: 作者在攻读硕士学位期间发表的论文