超声辐照乳液聚合制备聚醋酸乙烯酯及其导电复合材料

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1、攻读硕士学位期间发表和待发表论文声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的科研成果，也不包含为获得四川大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确说明并表示谢意。本学位论文成果是本人在四川大学读书期间在导师指导下取得的，论文成果归四川大学所有，特此声明。学位论文作者签名：指导教师签名：2007年月日四川大学工学硕士学位论文超声辐照乳液聚合制备聚醋酸乙烯酯及其导电复合材料材料学专业研究生聂敏指导教师王琪教

2、授摘要本文将超声辐照新技术引入醋酸乙烯酯(VAc)乳液聚合中，实现了醋酸乙烯酯的低温快速聚合，研究了聚合反应的引发机理，聚合反应动力学及其影响因素，为VAc超声辐照乳液聚合提供了实验基础和理论依据。此外，还将该技术引入到聚合物／无机纳米粒子复合材料的制备中，利用大长径比碳纳米管的“桥接作用”连接炭黑粒子，制备了具有导电性的聚醋酸乙烯酯／碳纳米管，炭黑复合材料，发展了一种新的高性能复合材料制备技术。利用超声空化产生的独特分散、粉碎、活化和引发等作用，成功实现了醋酸乙烯酯的低温快速聚合。当聚合体系为7mlVAc、63mlH20、1wt％SDS，lmmol／LKPS，超声功率900W，

3、温度25℃，反应时间60min时，单体转化率可达～60％，其聚合反应动力学和常规乳液聚合不同，只有加速期和降速期两个阶段，而没有恒速期。聚合反应中，水声致分解产生的氢自由基和氢氧自由基很少，对反应引发影响不大；体系中自由基主要来源于过硫酸钾分解和SDS裂解且只有在过硫酸钾和SDS共同作用下，才能在较短反应时间内得到较高的单体转化率。研究了各种因素对聚合反应的影响，结果表明：提高超声波强度、增加引发剂含量和SDS浓度、升高温度，降低单体浓度、加摘要快氮气流速，有利于缩短诱导期，提高单体转化率。分子量测试表明超声辐照乳液聚合得到的聚合物分子量远远大于用常规方法得到的聚合物分子量，且分

4、子量分布较窄。透射电镜和粒度分析证实制备的聚醋酸乙烯酯乳胶粒的尺寸在纳米级，表明超声辐照是一种有效制备聚合物纳米粒子的技术。在醋酸乙烯酯超声辐照乳液聚合的基础上，利用大长径比碳纳米管(cNrs)的“桥接作用”，成功制备了导电性聚合物复合材料。实验分为两步：先利用超声辐照乳液聚合制备出CNTs分散良好的PVAc／CNTs复合乳液，解决CNTs难于分散的问题，然后将炭黑与复合乳液共混，干燥成膜制得聚醋酸乙烯酯，碳纳米管／炭黑导电复合材料。分光光度法以及TEM分析表明超声辐照比常规搅拌能更有效地破坏CNTs的团聚和缠绕，实现其分散。电阻率测试结果表明在聚醋酸乙烯酯／炭黑复合材料中微量碳

5、纳米管的存在极大提高了复合材料的电导率。TEM证实了导电率提高的原因是由于CNTs作为“桥梁”连接导电炭黑，形成导电网络，从而增加复合材料中形成的导电通路数，增大载流子在导电粒子间的跃迁几率。关键词：超声波乳液聚合醋酸乙烯酯碳纳米管炭黑导电聚合物原位聚合2四川大学工学硕士学位论文PreparationofPoly(VinylAcetate)andItsCompositewithCarbonNanotubesandCarbonBlackthroughEmulsionPolymerizationunderUItrasonicIrradiation。’Discipline：Materi

6、alsScienceAuthor：MinNieSupervisor：Prof．QiWangAbstracththisstudy,11ltrasomcirradiationwasintroducedtoemulsionpolymerizationofvinylacetateandpreparationofcompositeswithsomeinorganicnanoparticles．Somenovelmaterialswithspecialstructureandpropertieswereprepared．Themainconclusionsareasfollows：Takin

7、gadvantagesofultrasound，i．e．itspulverization,dispersion,activation,andinitiation,emulsionpolymerizationofvinylacetateatlowtempemtureWaSrealizedandtheaffectingfactorswerestudied．Theresultsshowedthattheconversionofmonomercouldreach—60％within60m