聚丙烯酸酯类/TiO2/SiO2有机—无机纳米杂化材料的研究

论文摘要

本文用原位溶胶-凝胶方法制备了一系列有机/无机杂化材料。用红外光谱、凝胶渗透色谱、原子力显微镜、动态激光光散射分别对有机高分子分子量及分子量分布、杂化材料的结构、粒径和表面形貌进行了分析。（1）用无规共聚方法合成了一系列功能性无规共聚物:P（MMA-MTMS）,P（MMA-BA-MAn）,P（MMA-BA-St）:通过可逆加成-断裂链转移（RAFT）活性自由基聚合方法合成了窄分子量分布的聚合物P（MMA-BA-MAn）。（2）通过原位溶胶-凝胶方法制备了[P（MMA-MTMS）/TiO2]杂化材料。研究了不同分子结构的聚合物、不同TiO2/聚合物质量比对杂化材料的影响,结果表明γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MTMS）在聚合物中含量为50%时,杂化材料更稳定,经AFM分析,杂化材料表面形貌为球形。（3）首次利用甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）、马来酸酐（MAn）三元共聚物中的酸酐功能性基团,与γ-氨丙基三乙氧基硅烷（APS）中氨基反应,形成具有偶联侧基的聚合物P（MMA-BA-MAnAPS）,通过与钛酸丁酯原位溶胶-凝胶过程,制备了[P（MMA-BA-MAnAPS）/TiO2]有机/无机杂化材料,研究了MAn含量、不同TiO2/聚合物质量比对杂化材料的影响。经AFM分析发现,当马来酸酐含量为2%,杂化材料表面形貌为球形,成膜过程符合成核增长机理;当马来酸酐含量为5%,TiO2/聚合物质量比为4:1时,成膜过程符合旋节线相分离,表面形貌为双联通结构。（4）通过细乳液聚合方法,在纳米反应器中,原位制备了[P（MMA-BA-St）/SiO2]杂化材料。研究了超声时间、乳化剂及助乳化剂用量等对聚合过程的影响,探讨了无机材料对杂化材料力学性能的影响,结果表明正硅酸乙酯的加入量为单体质量的15%,杂化材料的拉伸强度和模量达到最大值,MTMS的加入量为单体质量的0.3%,杂化材料的断裂伸长率、拉伸强度和模量达到最大值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 纳米材料的研究进展
• 1.2 有机无机纳米杂化材料研究进展
• 1.3 本论文的研究目的和意义
• 2杂化材料的研究'>第二章 MMA-MTMS共聚物/TiO₂杂化材料的研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 主要试剂与原料
• 2.1.2 主要仪器及表征方法
• 2溶胶及TiO₂/SiO₂复合溶胶的制备'>2.1.3 TiO₂溶胶及TiO₂/SiO₂复合溶胶的制备
• 2.1.4 聚合物的合成
• 2.1.5 杂化材料的制备
• 2.2 结果和讨论
• 2溶胶的研究'>2.2.1 TiO₂溶胶的研究
• 2杂化材料的研究'>2.2.2 P（MMA—MTMG）/TiO₂杂化材料的研究
• 2杂化材料的研究'>第三章 MMA-BA-MAn三元共聚物/TiO₂杂化材料的研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 主要试剂与原料
• 3.1.2 主要仪器及表征方法
• 3.1.3 链转移剂三硫代碳酸二苄基酯（DBTTC）的合成与表征
• 3.1.4 无规共聚物的合成与提纯
• 3.1.5 窄分子量分布的聚合物的合成与提纯
• 3.1.6 聚合物中酸酐含量的测定
• 3.1.7 杂化材料的制备
• 3.2 结果和讨论
• 2杂化材料的研究'>3.2.1 MMA-BA-MAn无规共聚物/TiO₂杂化材料的研究
• 2杂化材料的研究'>3.2.2 窄分子量分布的MMA-BA-MAn聚合物/TiO₂杂化材料的研究
• 2杂化材料'>第四章 在细乳液纳米反应器中制备的聚合物/SiO₂杂化材料
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 主要试剂与原料
• 4.1.2 主要仪器及表征方法
• 4.1.3 细乳液合成杂化材料
• 4.1.4 杂化材料薄膜的制备
• 4.2 结果和讨论
• 4.2.1 细乳液制备杂化材料的配方及影响因素
• 4.2.2 硅烷偶联剂对杂化材料薄膜力学性能的影响
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢