基于pmma无机纳米复合材料的制备及性能研究

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1、兰州理工大学硕士学位论文PMMA/无机纳米复合材料的制备及性能研究姓名：孙涛申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：徐惠20071030硕fj学位论文摘要聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是丙烯酸酯类中最重要的一种材料。由于PMMA其有优良的物理及化学性能，已成为国民经济各部门中得到广泛应用的塑料产品之一。但PMMA表面硬度不够，耐磨性较差，在80℃～90℃以上便开始软化变形，这些缺陷限制了它的应用范围。将无机纳米粒子加入PMMA，既可以提高它的抗紫外线辐射的性能，同时也会改善材料的力学和热学性能。它兼具无机材料的特点(如刚性、高热稳定性和特殊的光电磁性能等)和

2、聚合物材料的优点(如弹性、介电性、延展性和可加工性等、)，而且由于无机粒子在聚合物基体中是以纳米粒子的形式均匀分布的，所以这种纳米复合材料往往在电学、光学、光电和非线性光学等领域还具有一些特殊应用。由于无机纳米粒子粒径小、比表面积大、表面能高而极易相互团聚，难以最大限度地发挥其纳米效应。因此，降低纳米粒子的表面能，减弱粒子的表面极性，提高纳米粒子与聚合物的相容性是制备聚合物／无机纳米复合材料的关键。如何改善纳米粒子与聚合物的相容性，提高PMMA的热稳定性及力学性能，扩大PMMA材料的应用范围是我们研究工作的目标。本文以纳米二氧化钛粒子为原料，采用硅烷偶联剂和

3、有机／无机相结合的两种方法对粒子表面进行化学改性，然后采用两种不同方法制备了PMMA基的无机纳米复合体系，并对复合材料的热稳定性和力学性能进行测试。研究内容包括以下三个方面：(1)根据不同的应用目的对纳米二氧化钛进行表面改性。筛选出改性效果较好的硅烷偶联剂(KH570)改性，研究了硅烷偶联剂用量、反应时间、pH值对纳米粒子改性效果的影响；采用无机／有机相结合的方法改性，并对其改性机理和过程进行了分析。(2)采用无皂乳液聚合法制备具有核／壳结构的纳米复合粒子，对纳米粒子用量、MMA单体用量及加入方式、引发剂用量、聚合反应温度等因素对无皂乳液聚合反应的影响进行了

4、系统研究，并对复合材料粒子的结构、聚合机理进行了分析。(3)采用原位聚合法制备纳米复合材料，通过力学性能测试和热重分析，研究了无机粒子的用量对复合材料力学性能和热稳定性能的影响，并分析了复合材料热分解行为。关键词：聚合物；纳米无机粒子；改性；纳米复合材料；核／壳结构；性能ⅡI硕fj学位论文Abstract、Polymethylmethacrylate(PMMA)isthemostimportantmaterialamongtheac；ylicresin．Itisoneofthemostwidelyusedplasticsinmanyareas．Ontheot

5、herhand，itcannotbeusedinsomespecialsituationfbritsinherentlimitation，suchasthelOwrigidity0fthesufface，poorattrition-resistantability．AstheinorganicnanoparticlewasencapsulatedbyPMMA，theperformanceofthenanocompositenotonlycouldadvanceitsuvioresistantlineemission，butalsoenhanceitsmech

6、anicsandthermalproperties．ThenanocompositescombinetheadVantages0ftheinorganicmaterials(rigidity，highthermalstabiIityanduniqueopticaI，electronicandmagneticproperties)andtheorganicpoIymers(flexibility，dielectric，ductilityandprocessability)，whichisdifferentwiththesinglematerialandconV

7、entionalcompositematerials．MofeoVer，thesepolymer／ino唱anicnanocompositeshaVepotentialapplicationinelectfonic，optical，optoelectronicandnonlinearopticalfieldsbecausetheinorganicparticlesarewelldispersedinpolymermatrixinnanometerscale．Butbecauseofinorganicparticles’smallerdimension，big

8、gerspecificsurfacearea，hig