MMT/PMMA和MMT/PBA/PMMA纳米杂化材料的制备和表征

利用十二烷基苯磺酸钠,钠基蒙脱土和丙烯酸酯类单体通过乳液聚合的方法制备了MMT/PMMA和MMT/PBA/PMMA纳米杂化材料。与钠基蒙脱土有机化后再进行乳液聚合比较发现,直接利用钠基蒙脱土进行乳液聚合同样可以制得与用有机蒙脱土进行乳液聚合结构相似的有机 -无机杂化材料。这样可以省去蒙脱土的有机化处理和烦琐的洗涤过程,大大降低生产成本,缩短工艺过程。通过TEM,XRD等分析手段对制备的杂化材料进行了表征,证明该乳胶粒子具有剥离型结构,并用DSC对该杂化材料的热性能进行了测试,其玻璃化转变温度和起始分解温度均提高 10℃以上,放热量减少约 50%。     

表面接枝制备PMMA/纳米TiO_2复合粒子的研究

采用表面接枝反应的方法,在纳米TiO2上接枝偶联剂KH-570引入化学键结合的不饱和双键,通过乳液聚合制备了化学接枝的PMMA/纳米TiO2复合粒子。研究了聚合条件对接枝率的变化和微观形态的影响。FT-IR和TGA分析结果表明,TiO2表面偶联剂接枝率为8.86%,聚合物接枝率达62.7%;TEM观察表明,偶联剂处理使纳米TiO2的亲油性提高且粒径没有增加,聚合物接枝后的复合粒子分散性提高。     

含羟基柔性链段纳米二氧化硅的制备及其对高速列车涂层性能的影响研究

采用两步法对纳米二氧化硅进行有机无机杂化改性,首先通过异氰酸酯的桥接作用,在纳米二氧化硅的表面引入环氧树脂分子,再利用环氧基团的碱式开环反应,形成可参与交联固化的羟基,制备了表面接枝含羟基柔性链段的纳米填料,研究了纳米二氧化硅不同用量对涂层材料力学性能与耐磨性能的影响。结果表明,有机无机杂化改性后的纳米二氧化硅能与有机树脂发生化学反应,改善了无机纳米二氧化硅在涂层中的分散性,提高了有机/无机的界面相容性,从而提高了涂层的韧性和致密性。当改性纳米二氧化硅的添加量为6%时,与添加未改性纳米填料的涂层相比,其耐磨性提高了24%,拉伸强度提高了25%,断裂伸长率提高了50%,涂层的饱和吸水率降低了40%。     

含羟基柔性链段纳米二氧化硅的制备及其对高速列车涂层性能的影响研究

采用两步法对纳米二氧化硅进行有机无机杂化改性,首先通过异氰酸酯的桥接作用,在纳米二氧化硅的表面引入环氧树脂分子,再利用环氧基团的碱式开环反应,形成可参与交联固化的羟基,制备了表面接枝含羟基柔性链段的纳米填料,研究了纳米二氧化硅不同用量对涂层材料力学性能与耐磨性能的影响。结果表明,有机无机杂化改性后的纳米二氧化硅能与有机树脂发生化学反应,改善了无机纳米二氧化硅在涂层中的分散性,提高了有机/无机的界面相容性,从而提高了涂层的韧性和致密性。当改性纳米二氧化硅的添加量为6%时,与添加未改性纳米填料的涂层相比,其耐磨性提高了24%,拉伸强度提高了25%,断裂伸长率提高了50%,涂层的饱和吸水率降低了40%。     

氯丁二烯-二氧化硅杂化胶乳的制备

纳米二氧化硅的水分散液中直接乳液聚合得到的稳定的氯丁二烯-二氧化硅杂化胶乳。乳胶粒的粒径、ζ电位和透射电镜分析表明纳米二氧化硅吸附在氯丁胶乳粒子的表面。     

二氧化硅/聚苯乙烯杂化材料制备及性能研究

通过自组装在二氧化硅粒子表面引入含溴化合物。并以其为引发剂,采用原子转移自由基聚合的方法,制备二氧化硅/聚苯乙烯杂化材料。通过改变表面引发聚合条件,制备系列聚苯乙烯接枝量的杂化材料。采用FT-IR、XPS、TGA、粒径分析仪与扫描电镜对杂化材料结构、组成和性能进行研究。结果表明:二氧化硅表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP),呈现一定的"活性"特点,反应12小时后最大接枝量达到47%。并且杂化材料在不同的溶剂中具有不同的粒径;扫描电镜显示,杂化材料因其表面接枝的聚苯乙烯使其团聚现象有所降低。     

表面处理方式对纳米SiO_2/PS复合粒子粒径及分布的影响

纳米SiO2粒子进行表面处理时所用表面活性剂的种类及用量直接影响二氧化硅/聚苯乙烯(SiO2/PS)复合粒子的粒径及分布。纳米SiO2粒子在超声波场作用下经十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)处理后,可在纳米SiO2粒子表面形成单体和引发剂的富集区,在适当条件下引发以纳米SiO2粒子为核心的原位分散聚合反应。当纳米SiO2粒子对CTAB的吸附与初级粒子对聚乙烯吡咯烷酮(PVP)K-30的吸附达到动态平衡时,制备出的SiO2/PS复合粒子表面光滑,分散性好,仅有少量的游离纳米SiO2粒子存在,大部分纳米SiO2粒子被PS包裹。     

纳米二氧化钛接枝PMMA/PBMA共聚物的表面改性

以羟丙基甲基纤维素(HPMC)对纳米TiO2进行包覆,然后再将纤维素与甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸丁酯(MMA/BMA)进行接枝共聚合,对纳米TiO2的进行表面修饰,对复合粒子进行了表征并观察了粒子的形貌.分析表明在纳米TiO2粒子的表面接枝上了MMA/BMA的共聚物;经过处理的纳米粒子的表面均匀地包覆了一层聚合物;改性后的复合纳米粒子TiO2/HPMC-g-PMMA/PBMA的热分解温度比复合物HPMC-g-PMMA/PBMA的热分解温度高56.9 K.     

表面引发原子转移自由基聚合合成聚苯乙烯接枝纳米SiO2复合乳液

采用偶联剂对纳米SiO2粒子表面进行处理,将原子转移自由基聚合(ATRP)引发剂引入到SiO2粒子表面合成大分子引发剂,通过细乳液聚合工艺制备了相对分子质量分布窄的聚合物基纳米SiO2复合乳液,利用红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和凝胶色谱(GPC)等对复合乳液粒子及表面接枝聚苯乙烯进行了表征分析。结果表明:聚合物的相对分子质量在反应过程中随单体转化率的增大呈线性增长趋势,相对分子质量分布较窄(Mw/Mn=1.34),接枝在纳米SiO2粒子表面聚苯乙烯的分子大小比较均匀;TEM和SEM观察表明:通过合成复合乳液使纳米SiO2粒子在涂膜中达到均匀的单分散状态;所合成的纳米复合粒子在功能涂层材料方面具有良好的应用潜能。     

纳米SiO2/聚醋酸乙烯酯杂化乳液的性能研究

采用半连续乳液聚合工艺,合成了纳米二氧化硅(SiO2)改性聚醋酸乙烯酯(PVAc)有机/无机杂化乳液。研究了纳米SiO2添加量对聚醋酸乙烯酯乳液聚合稳定性、贮存稳定性、黏度、粘接强度的影响。结果表明,经超声处理的SiO2粒子加入乳液中乳胶粒分散状态良好,合成的SiO2/PVAc复合乳液放置6个月未产生凝聚、分层等不稳定现象;乳液黏度随SiO2含量增加由532.0mPa·s降低为343.0mPa·s。扫描电镜(SEM)观察,纳米SiO2改性PVAc乳液分散均匀,乳胶颗粒聚集现象减少,压缩剪切强度随纳米SiO2含量的增加呈先增大后减小的趋势,用量为6‰时可达10.28MPa。     

有机杂化纳米CaCO3/SiO2复合粒子对硅橡胶性能的影响

以纳米碳酸钙（CaCO3）为原料,采用溶胶沉积法制备出具有核/壳结构的纳米CaCO3/SiO2复合粒子,并将其原位有机杂化。用纳米CaCO3/SiO2复合粒子替代部分气相法白炭黑作为硅橡胶的补强填料,采用扫描电子显微镜、拉力试验机、热失重仪等对改性硅橡胶的力学性能和热稳定性能进行表征。结果表明：有机杂化剂的种类不同,纳为CaCO3/SiO2复合粒子对硅橡胶的补强效果不同;与用未杂化的纳米CaCO3/SiO2复合粒子取代部分气相法白炭黑的硅橡胶相比,用经A-151杂化的复合粒子取代部分气相法白炭黑的硅橡胶,其拉伸强度、断裂伸长率得到明显改善,耐热性也得到提高;但撕裂强度大大降低。同时还发现,硅橡胶的力学性能及耐热性能在很大程度上也与复合粒子的取代量有关;即使是经KH-570杂化的复合粒子,当取代量小于10%时,其硅橡胶的性能也优于全部用气相法白炭黑补强的硅橡胶。     

有机硅/丙烯酸酯乳液的粒径与分散行为研究

采用半连续乳液聚合法合成了以丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯为成核单体,丙烯酸丁酯(MAA)、甲基丙烯酸甲酯(BA)、丙烯酸(AA)和γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为成壳单体的核壳结构乳液。采用马尔文纳米粒度仪等研究了乳液的粒径及其分布与引发剂和乳化剂用量之间的关系,粒径对乳液稳定性的影响以及乳液粒径与温度的关系,通过透射电镜对乳液微粒形态进行了分析。结果表明,乳液的粒径随着引发剂和乳化剂用量的增加而减小,乳液粒径在30～60℃时较为稳定,当引发剂过硫酸铵质量分数为0.55%,乳化剂十二烷基苯磺酸钠质量分数为2%时,制得的乳液粒径在120 nm左右,具有明显的核壳结构和较好的稳定性。     

高硅含量有机无机杂化乳液的制备和溶胶-凝胶驱使成膜

A novel polymer/SiO2 hybrid emulsion (PAES) was prepared by directly mixing colloidal silica with polyacrylate emulsion (PAE) modified by a saline coupling agent. The sol-gel-derived thin films were obtained by addition of co-solvents into the PAES. The effects of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane (KH-570) content and co-solvent on the properties of PAES films were investigated. Dynamic laser scattering (DLS) data indicate that the average diameter of PAES (96 nm) is slightly larger than that of PAE (89 nm). Transmission electron microscopy (TEM) photo discloses that colloidal silica particles are dispersed uniformly around polyacrylate particles and some of the colloidal silica particles are adsorbed on the surface of PAE particles. The crosslinking degree data and Fourier transform infrared (FT-IR) spectra confirm that the chemical structure of the PAES is changed to form Si-O-Si-polymer crosslinking networks during the film formation. Atomic force microscope (AFM) photos show the solvent induced sol-gel process of colloidal silica and the Si-based polymer distribution on the film surface of the dried PAES. Thermogravimetric analysis (TGA) curves demonstrate that the PAES films display much better thermal stability than PAE.     

不同偶联剂对苯丙乳液的改性效果

采用核壳乳液聚合法,利用前期研究已确定的核壳乳液合成配方,分别将不同种类和用量的硅烷偶联剂[γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)以及乙烯基三乙氧基硅烷(DL-151)]引入到苯丙乳液中,制得有机硅改性苯丙乳液。利用差示扫描量热分析(DSC)法、透射电镜(TEM)法和粒度分析法等多种检测手段,研究了偶联剂的种类与用量对乳液性能(包括粒径及其分布、钙离子稳定性、黏度、玻璃化转变温度及乳胶粒的核壳结构等)和乳胶膜性能(包括成膜性、吸水率、耐水性、附着力和铅笔硬度等)的影响。结果表明:乳胶粒的平均粒径最小为115 nm;DL-151和KH-560对苯丙乳液的改性效果较好,可以考虑将两者复配后共同改性苯丙乳液,以期获得综合性能较好的改性苯丙乳液。     

纳米SiO_2表面接枝聚合改性及在PP中的分散

纳米SiO2粒子经硅烷偶联剂表面处理后,采用乳液聚合方法在纳米SiO2粒子表面接枝苯乙烯单体,实现了纳米SiO2表面的高分子包覆改性,制备了具有核壳结构的聚苯乙烯接枝SiO2复合纳米粒子.采用傅里叶变换红外光谱、透射电子显微镜对纳米SiO2粒子的表面结构及其在聚丙烯(PP)中的分散状况进行了表征.结果表明,接枝改性后纳米SiO2粒子能够在PP基体中均匀分散,明显改善了PP复合材料的力学性能.     

KH-570对硅丙核/壳乳液合成及性能影响的研究

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)和丙烯腈(AN)为主要原料,γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)为改性剂,采用半连续种子乳液二阶段聚合法制备出一种核/壳结构型硅丙乳液。研究结果表明:KH-570含量对胶膜吸水率影响较小;胶膜力学性能及其保持率随KH-570含量增加而增大;当w(KH-570)=5%(相对于单体总质量而言)时,乳液及其胶膜的综合性能相对最好,其吸水率、拉伸强度和断裂伸长率分别为6.92%、13.37 MPa和43.98%,吸水48 h后拉伸强度和断裂伸长率分别为12.01 MPa和40.02%,吸水48 h后拉伸强度和断裂伸长率的保持率分别为89.83%和91.41%。     

Facile fabrication and modification of epoxy acrylate latexes by epoxy resin and silane coupling agent

For the purpose of obtaining solvent-free epoxy acrylate latexes of good stability and excellent integrated performance, the epoxy acrylate latexes were fabricated using facile semi-continuous emulsion polymerization with varying amounts of epoxy resin and were modified by a silane coupling agent γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane (KH-570). The effects of epoxy resin and KH-570 amounts on the performance of latexes and films were investigated from the aspects of particle size, morphology, tensile measurements, resistance properties, adhesion force, and thermal behavior. The results indicated that the acrylate monomers did graft onto the molecular chain of E-51 characterized by both epoxy value and Fourier transform infrared. Additionally, an emulsion of 80–100 nm particle size with a narrow distribution was obtained. The latex films retain resistances to satisfactory water, acid, alkali, and alcohol while maintaining good thermal stability, adhesion force, and flexibility. The importing of KH-570 could reinforce the spatial structure and cross-linking density and then improve the tensile strength of the latex films properly while keeping other performances well. This work provides a facile pathway for the optimized performance for epoxy acrylate latexes, and represents a tendency for environmental protection.     

硅溶胶/含氟聚丙烯酸酯复合乳液的制备与表征

采用经典的St(o)ber法在常温下制备纳米级硅溶胶,用3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷对其改性.在阴离子乳化剂和非离子乳化剂共同存在下,通过乳液聚合制备了硅溶胶/含氟聚丙烯酸酯复合乳液.表征了乳胶粒形貌,测试了共聚物组成及性能、乳液稳定性和乳胶膜性能.结果表明:乳胶粒有明显的核壳结构,乳液有良好的储存稳定性、稀释稳定性、高温和低温稳定性;硅溶胶/含氟聚丙烯酸酯复合乳胶膜吸水率达12.50％,对水的接触角为93 5°;复合物的热稳定性高于普通聚丙烯酸酯共聚物和含氟聚丙烯酸酯共聚物.     

细乳液聚合制备和表征聚（BA—St）／SiO2杂化微球

在纳米二氧化硅水分散介质中,使用阴离子乳化剂（SDS）,通过细乳液聚合成功制备了一系列聚（BA—St）／SiO2杂化微球。杂化微球的平均粒径在98nm～130nm。研究了纳米二氧化硅用量和单体组成等影响因素对杂化粒子粒径和形态的影响,提出了一种可能的反应机理。