聚丙烯酸酯/纳米SiO2杂化材料

论文摘要

聚合物/SiO2纳米复合材料不仅综合了聚合物和纳米SiO2各自的优异性能,而且由于两组分在纳米尺度下的相互作用使材料性能有进一步的改善。因此聚合物/SiO2纳米复合材料的研究具有重要意义。本文通过溶胶-凝胶法制备了聚丙烯酸酯涂料/纳米SiO2及聚甲基丙烯酸-β-羟乙酯（PHEMA）/纳米SiO2两种杂化材料,并系统研究了它们有机-无机两相间相互作用和性能之间的关系。首先通过原位溶胶化法成功制备了聚丙烯酸酯涂料/纳米SiO2杂化材料。采用傅里叶变换红外光谱仪、差示扫描量热仪、热重分析仪、场发射扫描电镜、耐磨测试仪对材料进行表征。结果表明:纳米SiO2和聚丙烯酸酯涂料间存在明显的氢键相互作用。与纯聚丙烯酸酯涂料相比,改性后的涂料具有更好的耐热性和热稳定性,其中SiO2颗粒尺寸约34nm,均匀分散,无团聚现象。通过耐磨性测试可知,加入纳米SiO2有助于提高涂料的耐磨性。基于以上性能的提升,聚丙烯酸酯涂料/纳米SiO2杂化材料可作为激光全息防伪标识的信息载体使用。然后通过溶胶-原位聚合法成功制备了透明、无裂纹的PHEMA/纳米SiO2块体杂化材料。采用紫外分光光度计、阿贝折射仪、傅里叶变换红外光谱仪、场发射扫描电镜、透射电镜、微控万能试验机、热重分析仪、动态热机械分析仪对材料进行表征。结果表明:纳米SiO2和PHEMA间存在共价键相互作用,SiO2粒径分布在1330nm间,且均匀嵌入在PHEMA基体中。杂化材料具有较好的透明性,和纯PHEMA相比折射率提高。纳米SiO2的加入显著提高了杂化材料的压缩强度、屈服强度、压缩模量。当SiO2含量为2.5%15%时,实现了对PHEMA增强增韧,含量为2.5%5%时,增强增韧效果最好。材料热性能结果表明,杂化材料具有更好的热稳定性和耐热性,其中SiO2含量为5%的杂化材料起始分解温度和玻璃化温度较纯PHEMA分别提高了100°C和20°C,热性能最为理想。由于SiO2含量较高的杂化材料中可能形成了网络结构,导致杂化材料阻尼降低,储能模量增加。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 有机-无机纳米复合材料简介
• 2 纳米复合材料'>1.2 聚合物/SiO₂纳米复合材料
• 2 杂化材料'>1.3 聚丙烯酸酯涂料/纳米SiO₂杂化材料
• 2 杂化材料'>1.4 聚甲基丙烯酸-β-羟乙酯/纳米SiO₂杂化材料
• 1.5 课题意义及研究内容
• 2 聚丙烯酸酯涂料
• 2.1 实验部分
• 2.2 结果与讨论
• 2.3 本章小结
• 3 聚甲基丙烯酸-β-羟乙酯
• 3.1 实验部分
• 3.2 结果与讨论
• 3.3 本章小结
• 4 总结
• 致谢
• 参考文献