运用RAFT法在纳米二氧化硅表面接枝PS及增强SBS

首先利用SiO_2表面的羟基与2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸发生酯化反应,制备了能够引发可逆加成-断裂链转移自由基(RAFT)聚合的SiO_2(SiO_2-CTA),再以SiO_2-CTA作为大分子链转移剂,引发苯乙烯发生RAFT聚合,得到表面接枝聚苯乙烯的纳米二氧化硅(SiO_2-g-PS)。采用傅立叶红外光谱(FTIR)与热失重分析(TGA)测试表明,运用RAFT聚合的方法成功将聚苯乙烯接枝到SiO_2表面,聚苯乙烯的接枝量是6. 3%。分别用SiO_2和SiO_2-g-PS改性SBS弹性体,通过扫描电子显微镜(SEM)表征材料断面发现,纳米粒子接枝聚苯乙烯后,在SBS中的分散性提高,填料团聚尺寸降低。与SiO_2/SBS复合材料相比,SiO_2-g-PS/SBS复合材料的力学性能明显提高。当纳米粒子含量为5份时,SBS复合材料的拉伸强度最大。     

纳米二氧化硅微球表面接枝嵌段聚合物的制备及其在丙烯酸结构胶体系中的性能研究

以二氧化硅微球为模板,将其表面修饰上活性官能团。通过表面引发可控/“活性”自由基聚合,连续引发苯乙烯和甲基丙烯酸2-羟基乙酯聚合,得到表面接枝嵌段聚合物的纳米二氧化硅微球,并对其进行表征。将表面修饰的二氧化硅微球用于丙烯酸结构胶体系,并和未修饰二氧化硅微球的体系进行对比。研究结果表明：通过结构表征证明了目标产物合成成功;将表面修饰的二氧化硅微球用于丙烯酸结构胶体系,聚合物改性的纳米二氧化硅在拉伸强度、断裂伸长率和剪切强度等性能的表现均优于未改性的纳米二氧化硅;纳米二氧化硅在固化体系中具有增强增韧的作用,表面接枝聚合物改性后,其性能表现更优。     

γ-巯丙基三甲氧基硅烷对纳米二氧化硅表面接枝改性的研究

采用γ-巯丙基三甲氧基硅烷(KH590)对纳米二氧化硅表面进行接枝改性,研究KH590用量、反应时间和反应温度等对纳米二氧化硅相对接枝率和粒径的影响;采用红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对改性前后的纳米二氧化硅进行表征。结果表明:KH590通过水解后与二氧化硅粒子表面的羟基发生反应,成功接枝到纳米二氧化硅表面;其最佳工艺条件为:KH590用量为二氧化硅质量的15%,反应温度为80℃,反应时间为10 h,其相对接枝率达到10.3%;与未改性纳米二氧化硅相比,其平均粒径明显变小,分散性及亲油性明显变好。     

通过RAFT聚合制备经GMA偶联的PMMA/TiO2杂化纳米复合物

利用表面修饰法合成了常用单体甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)修饰的TiO2纳米粒子。以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,S-1-十二烷基-S′-(α,α′-二甲基-α″-乙酸)三硫代碳酸酯(DDACT)为RAFT试剂,在纳米TiO2表面进行可逆加成-断裂链转移(RAFT)接枝聚合,PMMA"经表面接枝到(grafting through)"改性后的纳米TiO2表面。结果表明,随聚合时间的增加,纳米TiO2表面接枝聚合物PMMA的量增加,颗粒的团聚得到明显减缓。     

KH-550修饰纳米SiO_2/有机硅胶黏剂的制备及其性能

采用Stber法制备球形纳米二氧化硅,并用γ—氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)进行原位改性。以甲基硅树脂为基体,改性后SiO_2作为填料制备硅树脂胶黏剂。用红外光谱(FTIR)对改性前后SiO_2进行表征,表明纳米SiO_2表面成功接枝了KH-550。通过TGA、SEM、TEM等手段对改性纳米SiO_2/硅树脂体系进行表征。结果表明,原位改性SiO_2粒径均匀,改性SiO_2对硅树脂增强作用明显,当改性SiO_2含量为0.5%时,增强效果达到最大。5%热失重温度由232.2℃提高到263.5℃,提高了31.3℃。室温拉伸剪切强度由8.6MPa提高至11.3MPa;600℃拉伸剪切强度由5.7MPa提高至8.2MPa。     

ZnO@PPEGMA纳米粒子的制备与性能的研究

本文首先通过溶胶凝胶原位水解法成功合成ZnO@PPEGMA壳核复合结构纳米晶。ATRP引发剂2-溴异丁酰溴通过酰溴与ZnO表面羟基的酯化反应固定在ZnO纳米粒子表面,再由ATRP引发聚合甲基丙烯酸甲基醚聚（乙二醇）酯（PEGMA）得到粒子表面接枝聚（甲基丙烯酸甲基醚聚（乙二醇）酯）（PPEGMA）的改性ZnO纳米粒子（PPEGMA@ZnO）,表面引入PPEGMA后,ZnO纳米粒子的在溶剂中分散性得到提高,它的近带边发射峰发生蓝移。     

水性UV树脂聚合用可光引发纳米SiO_2的制备

采用氯化亚砜使纳米SiO2表面的羟基被氯原子取代后与水性光引发剂2959发生反应,制备出可引发水性UV树脂聚合的功能纳米SiO2,研究了反应温度和反应时间对纳米SiO2表面接枝率的影响,并用红外光谱仪(FT-IR)、粒径测试仪和热重分析仪(TG)对其进行分析和表征。FT-IR和粒径测试结果表明,水性光引发剂2959成功地被接枝到纳米SiO2表面。TG分析表明,反应温度为40℃和反应时间为4 h时,纳米SiO2表面聚合物接枝率较好,分别为15.94%和17.37%。红外分析结果表明,改性SiO2经过改性后由于其表面接枝了光引发剂2959而具有一定的光引发聚合功能。     

纳米SiO_2表面接枝甲基丙烯酸甲酯的研究

为了提高纳米二氧化硅(SiO2)粒子在阻燃型聚合物基纳米复合材料中的有效利用,需要对粒子的表面进行改性。此实验采用溶液聚合法,使甲基丙烯酸甲酯单体(MMA)在烷基化预处理的纳米SiO2粒子的表面进行接枝聚合,得到以纳米SiO2粒子为核、接枝聚甲基丙烯酸甲酯为壳的复合颗粒(SiO2-g-PMMA)。结果表明,PMMA以化学键成功地接到纳米SiO2的表面,并可通过改变接枝聚合的条件来调节粒子上所接聚甲基丙烯酸甲酯的结构,改性后的纳米SiO2粒子具有良好的热稳定性及分散性。     

纳米二氧化硅表面接枝氮氧自由基的改性研究

采用自制的氮氧自由基改性三乙氧基硅烷,与纳米二氧化硅(SiO_2)在无水条件下进行缩合反应制得表面接枝氮氧自由基的SiO_2。采用热重分析研究了不同反应时间、反应温度以及IPTS-TEMPO用量对SiO_2表面接枝率的影响,并利用透射电镜对SiO_2表面接枝结果进行了表征。结果表明,当反应温度110℃,反应时间24 h,IPTS-TEMPO质量分数为50%时,纳米SiO_2的表面接枝率较高。改性后的SiO_2无粒子团聚现象。     

改性纳米SiO_2及其树脂基复合材料的性能研究

对纳米SiO_2连续进行两步法改性,首先接枝PEG400,然后共聚自制低分子量PET,采用NMR、热失重仪、X射线光电子扫描仪对其结构进行了表征。采用熔融混合法分别制备了未改性纳米SiO_2、两种改性纳米SiO_2、低分子量PET与PET树脂的复合材料,利用SEM、毛细管流变仪对复合材料的性能进行了研究。结果表明:PEG400成功接枝到纳米SiO_2粉体表面,且自制低分子量PET共聚到了一元接枝纳米SiO_2上;改性后的纳米SiO_2粉体在PET树脂中的分散性得到改善;纳米SiO_2粉体通过PEG400和低分子量PET改性后可提高PET树脂的表观黏度,改善PET树脂的脆性。     

鞣酸改性纳米二氧化硅对UV固化涂料性能的影响

通过在纳米二氧化硅-乙醇悬浮液中加入一定量鞣酸的方法,在纳米二氧化硅表面引入羟基等活性基团对纳米二氧化硅进行表面改性,并用SEM、FTIR和TG等手段对鞣酸表面改性纳米二氧化硅的改性机理进行研究。利用交流阻抗图谱(EIS)研究包覆后二氧化硅对UV固化涂料的防腐蚀性能。结果表明:鞣酸是以化学键合的方式接枝到纳米二氧化硅表面,改性后的纳米二氧化硅分散良好,鞣酸改性纳米SiO2能极大提高UV固化涂层防腐蚀效果。     

磷酸三苯酯表面改性纳米SiO_2及其在PP复合材料的应用研究

以二月桂酸二丁基锡为催化剂,用磷酸三苯酯表面改性纳米二氧化硅(SiO_2),制备了聚丙烯(PP)/表面改性纳米SiO_2复合材料。采用红外光谱仪、差示扫描量热仪、热重分析仪和万能材料试验机等进行表征。结果表明:有机磷改性后SiO_2粒子的表面羟基消失,有机磷的接枝率为87.71%,改性纳米SiO_2能够改善PP复合材料的热稳定性和阻燃性能。     

原子转移自由基聚合法改性纳米氮化硅粉体的制备工艺及性能

采用γ氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、氯乙酰氯在氮化硅(Si_3N_4)表面引入引发基团,通过原子转移自由基聚合(ATRP)方法,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为单体,制得表面引发的丙烯酸聚合物改性的氮化硅粉体。使用傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(~1H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)对ATRP法改性的氮化硅粉体进行表征,确定了改性氮化硅粉体的最佳工艺条件;使用马尔文激光粒度仪、扫描电子显微镜(SEM)、接触角测定仪对改性前后氮化硅进行性能测定。结果表明:通过此方法制备出的改性氮化硅粉体具有良好的分散性,粒径较小、团聚减少,表面接枝聚合物相对分子质量分布窄、可控。     

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。     

光敏性纳米SiO_2的制备与应用

首先以甲苯二异氰酸酯(TDI)与夺氢型光引发剂4,4’-二羟基二苯甲酮(DHBP)以及共引发剂N-甲基二乙醇胺(MDEA)合成了主链含有光引发剂及共引发剂胺的—NCO封端的光敏性聚氨酯预聚体,后利用活性端—NCO与硅羟基反应将光敏性预聚体接枝到纳米SiO_2表面,最后将光敏性纳米SiO_2分散到聚氨酯丙烯酸酯(PUA)中,用光固化法制备了PUA/纳米SiO_2杂化膜。通过红外光谱和核磁共振氢谱证实了光敏性纳米SiO_2的分子结构,以热失质量法、紫外光谱仪等研究了光固化涂膜的性能。结果表明,光敏性纳米SiO_2可显著提高光固化涂膜的热稳定性和机械性能,并且涂膜的透明性优于添加未改性纳米SiO_2的涂膜。     

接枝大分子偶联剂的合成及其在聚苯乙烯复合材料中的应用研究

为改善二氧化硅(SiO_2)在聚苯乙烯(PS)复合材料中的分散性和获得良好的界面特征,以苯乙烯(St)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)和3-甲氧基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)为单体,通过原子转移自由基聚合(ATRP)方法合成接枝大分子偶联剂。通过红外光谱(FT-IR)、紫外光谱(UV)、核磁共振(~1H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、热失重(TGA)对接枝大分子偶联剂进行表征,并对比研究不同分子量的偶联剂对PS/SiO_2复合材料的性能影响。实验结果表明:大分子偶联剂改性后PS/SiO_2复合材料的界面相容性得到显著改善,冲击强度达到3.92 k J×m~(-2),比未经偶联剂处理过的复合材料提高了198.25%。     

单分散纳米二氧化硅的制备与分散性研究

为得到单分散纳米二氧化硅颗粒,同时提高纳米二氧化硅颗粒在有机溶剂中的分散性。先采用改进工艺条件的溶胶-凝胶法制备纳米二氧化硅颗粒,研究了R\[R=c(H₂O)/c(TEOS）\]、氨水浓度、TEOS（正硅酸乙酯）浓度、温度对纳米二氧化硅颗粒粒径的影响,采用TEM对颗粒形貌、粒径进行了表征。结果表明,随着R、氨水浓度和TEOS浓度的增大,二氧化硅粒径增大;随着反应温度的增加,二氧化硅粒径减小。用聚乙二醇和癸二酸缩聚得到的两亲性聚酯对自制的二氧化硅颗粒进行表面吸附改性。并用FT-IR、TG、TEM对改性前后的纳米二氧化硅的结构、分散性进行了表征。结果表明,改性后的纳米二氧化硅在甲苯中具有良好的分散性。     

在大孔硅基囊泡材料孔道内原位接枝有机聚合物

以聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)为模板剂、正硅酸甲酯(TMOS)为硅源,采用水热法合成出孔径大于100 nm的硅基囊泡材料。同时采用两步法合成出带有硅烷偶联基团的有机自由基引发剂2-溴-2-甲基丙酸丁酯基三乙氧基硅烷(BPE)和2-溴-2甲基丙酸丁酯基二甲基氯硅烷(BPCM)。再利用偶联基团与囊泡材料孔道内表面的硅羟基偶联反应将自由基引发剂BPE和BPCM分别接枝到囊泡内表面,元素分析发现BPCM具有更高的接枝效率。然后在囊泡孔道内分别引发烯烃单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)和甲基丙烯酸丁酯(BMA)的原子转移自由基聚合(ATRP)反应,使单体在表面自由基上逐一反应形成聚合物刷。透射电镜(TEM)表征结果表明,孔道内表面接枝上了聚合物后囊泡保持较为完好。通过化学方法将聚合物切割下来,凝胶渗透色谱(GPC)分析发现接枝的PMMA和PBMA的数均分子量(Mn)分别为7600和11400,分子量分布指数(PDI)均为1.25。     

纳米SiO2表面接枝改性研究

采用溶液聚合法在经偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)化学改性后的纳米粒子表面接枝苯乙烯,研究了单体质量分数、引发剂用量、反应温度及反应时间对接枝率的影响,利用红外光谱和扫描电镜对改性前后的产品进行了表征。结果表明,经改性后的纳米粒子的分散性得到明显改善。最佳反应条件:w(单体)=20%,w(AIBN)=2%,反应温度70℃,反应时间7 h。在此条件下,纳米SiO2的接枝率最高(16.2%)。     

光固化纳米二氧化硅/环氧丙烯酸酯杂化涂料的制备与表征

通过在纳米SiO2粒子表面锚固热引发剂,然后在活性稀释单体中对纳米SiO2进行原位接枝聚合改性.将改性纳米SiO2和活性稀释单体的混合物直接与其他原料共混,制备了光固化纳米SiO2/环氧丙烯酸酯(EA)杂化涂料.采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)和涂膜性能试验等对杂化涂料的结构与性能进行了研究.结果表明,聚合物链段通过化学键接枝到了纳米SiO2粒子表面;改性后的纳米SiO2在杂化膜中分散良好;在引入改性纳米SiO2后,涂膜的耐热性、抗冲击性、硬度、附着力等性能得到显著改善.