乳液——悬浮原位聚合反应制备透明聚苯乙烯复合材料的研究

论文题目: 乳液——悬浮原位聚合反应制备透明聚苯乙烯复合材料的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 高分子化学与物理

作者: 顾强

导师: 杨柏

关键词: 乳液聚合,悬浮聚合,原位,纳米粒子复合物

文献来源: 吉林大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着聚合物材料的发展,传统的材料已不能满足人们对材料和器件的微型化、多功能化、集成化等方面要求,因此研究和制备高性能和功能性材料,特别是特殊功能的复合材料为人们提供了更多的机遇和挑战。根据分子设计原理,本文尝试利用一种新的合成方法即乳液--悬浮原位聚合反应,在不影响聚苯乙烯透明性的前提下,来合成聚苯乙烯复合材料,实现对苯乙烯树脂的增韧,改善其耐热、耐候等性能研究。众所周知,乳液聚合与悬浮聚合是高分子工业上重要的聚合方法。乳液聚合可以从微观上对高分子乳液微粒进行设计,调节共聚物组分,合成有机/有机、无机/有机纳米微粒。通常将乳液微粒与聚合物进行复合时, 需要将乳液破乳、洗涤、脱水、干燥等复杂过程处理,再直接将粒子掺杂于聚合物中,实际很难将纳米微粒上吸附着的杂质脱除,并很可能在乳液到干微粒的处理过程中导致微粒的聚集与变形等。悬浮聚合反应在一定程度上克服了产物后处理难的问题,并且它与乳液聚合都是在水介质中的多相聚合,我们正是利用他们都有水相介质的这一特点。本文在乳液聚合反应与悬浮聚合反应基础之上建立了一种新的实验方法:将乳液、悬浮聚合反应有机地结合起来原位合成聚苯乙烯复合物。本论文的主要工作包括两个方面:第一方面,将高交联的聚苯乙烯纳米粒子复合于聚苯乙烯材料中, 保持聚苯乙烯原有的光学性质;第二方面,将无机纳米微粒复合于聚苯乙烯材料中。这其中包括二部分:(1)二氧化硅纳米粒子复合于聚苯乙烯材料,该聚苯乙烯复合材料表现出较好的热性能和光学性质:(2)四氧化三铁纳米粒子复合于聚苯乙烯材料,该聚苯乙烯复合材料表现出较好磁性。

论文目录:

第一章绪论

1.1 乳液聚合

1.1.1 乳液聚合的定义

1.1.2 乳液聚合的发展简史和现状

1.1.3 乳液聚合的特点

1.2 核壳乳液聚合

1.2.1 核壳乳液聚合的简介

1.2.2 核壳乳胶粒结构形态及影响因素

1.2.2.1 加料方式的影响

1.2.2.2 单体亲水性的影响

1.2.2.3 引发剂的影响

1.2.3 核壳乳胶粒生成机理

1.2.3.1 接枝机理

1.2.3.2 互穿聚合物网络(IPN)机理

1.2.3.3 离子键合机理

1.2.4 核壳乳液聚合物的性能及其应用

1.3 悬浮聚合

1.3.1 悬浮聚合的定义及特点

1.3.2 悬浮聚合体系中的相

1.3.2.1 悬浮聚合的单体相

1.3.2.2 悬浮聚合的水相

1.3.2.3 悬浮聚合的引发剂

1.3.2.4 悬浮聚合的分散剂

1.3.3 悬浮聚合的成粒机理及液滴形成理论基础

1.3.3.1 悬浮聚合的成粒机理

1.3.3.2 悬浮聚合的液——液分散聚并理论

1.3.3.2.1 液——液分散聚并

1.3.3.2.2 聚并过程中的分散聚并

1.3.4 悬浮聚合的工艺流程及特点

1.4 有机、无机/有机聚合物纳米复合材料

1.4.1 纳米、纳米粒子效应与纳米技术

1.4.2 纳米复合材料的定义、分类及特点

1.4.3 纳米复合材料的特殊性能及设计

1.4.4 聚合物基纳米复合材料的制备方法

1.4.4.1 纳米粒子与聚合物直接共混

1.4.4.1.1 纳米粒子的制备

1.4.4.1.2 纳米粒子的表面改性

1.4.4.2 在聚合物基体中原位生成纳米粒子

1.4.4.3 在纳米粒子存在下单体分子原位聚合生成聚合物

1.4.4.4 纳米粒子和聚合物同时生成

1.4.5 聚合物纳米复合材料的应用前景

1.5 课题论文的基本论证及设计思想

1.5.1 课题论文的意义

1.5.2 课题论文的可行性方案

1.5.3 课题论文的主要研究目的内容

1.5.4 课题论文的基本设计思想

1.5.5 课题论文的基金资助

第二章交联聚苯乙烯纳米粒子复合聚苯乙烯材料的合成与表征

2.1 原位反应过程示意图

2.2 交联聚苯乙烯纳米粒子复合聚苯乙烯的合成

2.2.1 实验主要原料

2.2.2 实验方法

2.2.2.1 聚(苯乙烯/双稀A)/聚苯乙烯核壳粒子的制备

2.2.2.1.1 一次投料的乳液聚合方法

2.2.2.1.2 半连续乳液聚合方法

2.2.2.2 乳液——悬浮原位聚合制备核壳粒子复合聚苯乙烯

2.2.3 实验表征方法

2.2.3.1 乳液固含量的测定

2.2.3.2 Zetasizer-3000HS_A 粒度分布仪

2.2.3.3 Shanghai-7230 型分光光度计

2.2.3.3.1 使用理论

2.2.3.3.2 分光光度计测试方法

2.2.3.4 聚苯乙烯的分子量及分子量分布测定

2.2.4 实验结果与讨论

2.2.4.1 聚合物核壳乳液的制备

2.2.4.2 核壳乳液破乳过程分析

2.2.4.2.1 核壳乳液浓度与其光透过率之间的关系

2.2.4.2.2 不同浓度乳液的破乳率与光的透过率关系

2.2.4.2.3 电解质使核壳乳液破乳的原理研究

2.2.4.3 核壳乳液溶胀过程测试

2.2.4.4 核壳乳液原位悬浮过程中乳胶粒子的破乳——溶胀行为

2.2.4.5 乳液——悬浮聚合反应的悬浮聚合分散剂

2.2.4.6 聚苯乙烯分子量和分子量分布

2.3 本章小结

第三章二氧化硅纳米粒子复合聚苯乙烯材料的合成与表征

3.1 原位反应过程示意图

3.2 二氧化硅/聚苯乙烯纳米粒子复合聚苯乙烯的合成

3.2.1 实验主要原料

3.2.2 实验方法

3.2.2.1 接枝二氧化硅纳米微粒的制备

3.2.2.2 二氧化硅/聚苯乙烯核壳粒子的制备

3.2.2.3 乳液——悬浮原位聚合制备二氧化硅粒子复合聚苯乙烯

3.2.3 实验表征方法

3.2.3.1 二氧化硅、接枝二氧化硅、二氧化硅/聚苯乙烯粒子测定

3.2.3.2 二氧化硅/聚苯乙烯复合物的形态的测定

3.2.3.3 二氧化硅/聚苯乙烯乳液固含量的测定

3.2.3.4 二氧化硅/聚苯乙烯粒子中二氧化硅含量测定

3.2.3.5 二氧化硅/聚苯乙烯粒子中键合的聚苯乙烯含量测定

3.2.3.6 聚苯乙烯的分子量及分子量分布测定

3.2.3.7 二氧化硅/聚苯乙烯复合物的透过性测定

3.2.3.8 二氧化硅/聚苯乙烯复合物的热性能测定

3.2.4 实验结果与讨论

3.2.4.1 SiO_2、SiO_2/KH-570、SiO_2/KH-570/PS 粒子的状态

3.2.4.2 SiO_2/PS 核壳乳液粒子中核——壳间的价键关系

3.2.4.3 电解质对二氧化硅纳米微粒复合聚苯乙烯的影响

3.2.4.4 SiO_2 纳米粒子在聚苯乙烯复合物中的分散

3.2.4.5 聚苯乙烯复合物的分子量及分子量分布测定

3.2.4.6 SiO_2/PS 复合物的透明性

3.2.4.7 SiO_2/PS 复合物的热性能

3.3 本章小结

第四章四氧化三铁纳米粒子复合聚苯乙烯材料的合成与表征

4.1 原位反应过程示意图

4.2 四氧化三铁纳米粒子复合聚苯乙烯的合成

4.2.1 实验主要原料

4.2.2 实验方法

4.2.2.1 Fe304磁性纳米微粒的制备

4.2.2.2 Fe304/PS 磁性纳米微球的制备

4.2.2.3 乳液——悬浮原位聚合制备四氧化三铁粒子复合聚苯乙烯

4.2.3 实验表征方法

4.2.3.1 四氧化三铁、四氧化三铁/聚苯乙烯纳米粒子的测定

4.2.3.2 四氧化三铁/聚苯乙烯复合物的形态测定

4.2.3.3 四氧化三铁/聚苯乙烯乳液固含量的测定

4.2.3.4 四氧化三铁/聚苯乙烯的两相间相容性的测定

4.2.3.5 纳米粒子的 X—射线衍射分析(XRD)

4.2.3.6 聚苯乙烯的分子量及分子量分布测定

4.2.3.7 四氧化三铁/聚苯乙烯复合物的透过性的测定

4.2.4 实验结果与讨论

4.2.4.1 磁性 Fe_3O_4 纳米粒子的形成原理分析

4.2.4.2 磁性纳米粒子的形貌状态的表征分析

4.2.4.3 磁性Fe_3O_4/PS 纳米粒子的合成分析

4.2.4.4 纳米粒子的 X—射线衍射分析(XRD)

4.2.4.5 电解质对Fe_3O_4/PS 纳米微粒复合聚苯乙烯的影响

4.2.4.6 聚苯乙烯复合物的分子量及分子量分布测定

4.2.4.7 Fe_3O_4纳米粒子在聚苯乙烯复合物中的分散

4.2.4.8 磁性 Fe_3O_4/PS 复合聚苯乙烯的复合物微球的磁性示意

4.2.3.9 四氧化三铁/聚苯乙烯复合物的光透过性的测定

4.3 本章小结

参考文献

作者简历

致谢

中英文摘要

发布时间: 2005-08-26

乳液——悬浮原位聚合反应制备透明聚苯乙烯复合材料的研究

猜你喜欢