聚氨酯丙烯酸酯/SiO_2纳米杂化涂层的制备及其性能研究

采用不同相对分子质量的聚乙二醇(PEG-200、400、600)分别与六亚甲基二异氰酸酯(HDI)反应合成预聚体,再以此预聚体对纳米SiO2进行表面接枝改性,制备了聚氨酯改性纳米SiO2;将改性纳米SiO2分散到聚氨酯丙烯酸酯(PUA)中光固化制备了PUA/SiO2纳米杂化涂层。讨论了PEG相对分子质量对PUA/SiO2纳米杂化涂层的耐热性能和力学性能的影响,并以FT-IR、差示扫描量热法(DSC)等进行表征。结果表明,改性后的纳米SiO2粒子优化了PUA树脂的性能,且以PEG-400与HDI合成的预聚体来改性纳米SiO2用于制备的PUA/SiO2纳米杂化涂层具有较好的耐热性和抗冲击性。     

聚苯乙烯/二氧化硅杂化材料的原位制备

采用活性负离子聚合法和末端官能化改性技术合成三乙氧基封端聚苯乙烯,然后用溶胶-凝胶法合成聚苯乙烯(PS)/SiO2杂化材料,用红外光谱、凝胶渗透色谱、差示扫描量热法、热重分析、扫描电子显微镜对PS/SiO2杂化材料的结构和性能进行分析。结果表明:PS/SiO2杂化材料中的PS和SiO2间有化学键相连;PS/SiO2杂化材料中的w(SiO2)为25%时,SiO2是粒径约为180 nm,且粒径分布均匀、有完善球形结构的颗粒,其玻璃化转变温度比纯PS高1.3℃,热稳定性较纯PS高。     

溶胶-凝胶法聚丙烯酸丁酯/二氧化硅杂化材料弹性体的制备与表征

用丙烯酸丁酯与少量功能单体共聚,合成了分子链侧基带羟基的聚丙烯酸丁酯(PBA)乳液,然后与硅溶胶混合,用溶胶-凝胶法制备了PBA/SiO2杂化材料弹性体;研究了SiO2含量对杂化材料弹性体力学性能及透光率的影响,并用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、差示扫描量热分析和动态力学性能分析对杂化材料弹性体的结构进行了表征。结果表明,PBA/SiO2杂化材料热压后成为一种力学性能优良的具有一定透光率的弹性体。随着SiO2含量的增加,杂化材料弹性体的力学性能提高,透光率和SiO2粒子的粒径增加,PBA基体的玻璃化转变温度和损耗因子下降;PBA共聚物分子链侧基所带羟基与SiO2粒子表面的硅醇基发生了缩合脱水反应,形成了Si—O—C共价键,使PBA基体与SiO2粒子构成的界面结合紧密,从而赋予杂化材料弹性体以优良的性能。     

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.     

以核壳结构聚合物模板合成P(St-co-DEA)/SiO_2杂化粒子

本文采用聚(苯乙烯-co-甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯)[P(St-co-DEA)]核壳纳米粒子为模板,在环境条件下以四甲基硅氧烷(TMOS)为前体,原位可控沉积纳米结构SiO2,合成了具有PSt核和PDEA-SiO2杂化的壳层纳米粒子,将杂化粒子进一步煅烧可得到空心的SiO2纳米微球。采用FT IR、TEM以及DLS对所合成的杂化纳米粒子进行了详细的表征。TEM观察证实了纳米结构SiO2在粒子壳层中的沉积,随着矿化反应的进行,体系形成了具有核壳结构的树莓状纳米粒子。研究表明:杂化粒子的表面粗糙程度及大小可以通过简单改变体系试验参数(如TMOS的用量和矿化时间等)而控制。     

表面处理方式对纳米SiO2/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SiO_2/聚丙烯酸酯组装杂化乳液的合成及表征

通过乳液聚合法成功合成了纳米SiO2/聚丙烯酸酯杂化乳液。首先将纳米SiO2经过表面官能团化处理,使其表面含有活性官能团,然后经过乳液聚合使丙烯酸酯单体在纳米SiO2表面引发聚合,合成了具有核壳结构的纳米杂化乳液。采用透射电子显微镜(TEM)对乳液的微观结构进行了表征,并对胶膜进行了机械力学性能测试和表面润湿性能测试。结果表明纳米SiO2的表面官能团化处理改善了纳米粒子在乳液中的稳定性,当纳米SiO2质量分数为0 2%时,杂化乳液胶膜的拉伸强度和断裂伸长率同时达到最大值。其表面润湿性与SiO2质量分数有关,SiO2质量分数为0 5%时其杂化乳胶膜的接触角最大,耐水性最好。     

交联度对泪珠状SiO_2/PS复合粒子结构和形貌的影响

用硅烷偶联剂KH570对泪珠状SiO2纳米粒子的表面进行改性,并作为苯乙烯聚合反应中的种子,利用分散聚合法合成具有核壳结构的泪珠状SiO2/PS复合粒子。采用红外光谱研究了泪珠状SiO2纳米粒子与KH570、聚苯乙烯之间的相互作用;采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜观察复合粒子的结构和形貌。结果表明,随着交联度的不同,SiO2/PS复合粒子具有不同的构型。润湿性测试结果表明,球形SiO2/PS复合粒子具有疏水性而泪珠状SiO2/PS复合粒子具有亲水性。     

交联度对泪珠状SiO_2/PS复合粒子结构和形貌的影响

用硅烷偶联剂KH570对泪珠状SiO2纳米粒子的表面进行改性,并作为苯乙烯聚合反应中的种子,利用分散聚合法合成具有核壳结构的泪珠状SiO2/PS复合粒子。采用红外光谱研究了泪珠状SiO2纳米粒子与KH570、聚苯乙烯之间的相互作用;采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜观察复合粒子的结构和形貌。结果表明,随着交联度的不同,SiO2/PS复合粒子具有不同的构型。润湿性测试结果表明,球形SiO2/PS复合粒子具有疏水性而泪珠状SiO2/PS复合粒子具有亲水性。     

RAFT与点击化学结合合成SiO2/PNIPAm杂化微球

利用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合与点击化学相结合的方法,将大分子链末端含巯基的聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAm-SH)接枝到SiO2纳米粒子上制备了温度响应的SiO2为核、PNIPAm为壳的核-壳结构的SiO2/PNIPAm纳米杂化微球。采用FTIR、热重分析(TGA)、透射电镜(TEM)和动态光散射(DLS)对SiO2/PNIPAm杂化微球进行了表征。结果表明,SiO2/PNIPAm杂化微球粒径约为286 nm,尺寸均一。热重分析表明,PNIPAm接枝率为87%(质量分数),PNIPAm分子链在SiO2粒子上的接枝密度为0.4分子链/nm2。杂化微球表现出明显的温度响应性,温度从25℃升至35℃时,杂化微球粒径从286 nm减小至268 nm,PNIPAm壳层的厚度从16 nm减小至7 nm。     

聚乳酸/纳米SiO_2复合材料的非等温冷结晶行为

利用表面固定伯胺分子层的纳米SiO2粒子(NH2-SiO2)与Cu2+构成氧化-还原体系,引发N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAAm)的自由基接枝聚合,得到表面包覆聚合物的纳米SiO2杂化粒子(P-SiO2),采用差示扫描量热法(DSC)研究了NH2-SiO2和P-SiO2对聚乳酸(PLA)非等温冷结晶行为的影响,并用莫志深法对PLA及其复合材料的非等温冷结晶动力学进行了分析。结果表明:PLA和PLA/SiO2复合材料的非等温冷结晶过程均可用莫志深动力学方程来描述;两种SiO2在PLA中均起到了较好的冷结晶促进剂的作用;较之于NH2-SiO2,纳米杂化粒子P-SiO2的结晶促进效果更加明显。     

有机-无机同步聚合法制备水溶性酚醛树脂/SiO2杂化材料及其应用

采用有机-无机同步聚合法使酚醛树脂(PF)的单体聚合和正硅酸乙酯(TEOS)的水解缩合反应同步进行制备了水溶性PF/SiO2杂化材料。红外光谱分析和扫描电镜分析表明,在有机-无机同步聚合过程中,SiO2粒子与PF基体间形成有机、无机互穿网络结构,并且实现了有机、无机两相间的强界面结合。采用差示扫描量热仪对杂化材料的固化行为进行了研究。热失重分析表明,杂化材料的耐热性能明显提高,大大拓宽了其应用范围。     

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。     

聚酰胺6/纳米二氧化硅复合材料的制备和界面研究

采用原位聚合法制备了聚酰胺6/纳米二氧化硅（PA6/nano-SiO2）复合材料,用力学性能测试、 扫描电镜和差示扫描量热法对纳米SiO2粒子和PA6基体之间的界面黏结性进行了表征和研究。结果表明：利用经验公式和力学性能数据计算得知PA6/改性SiO2纳米复合材料的界面参数B值都比PA6/未改性SiO2纳米复合材料的大;SEM观察表明在PA6中加入纳米SiO2,材料的微观结构发生了变化,改性SiO2与PA6基体之间形成了较好的界面结合;分散于PA6基体中的纳米SiO2粒子起到了异相成核作用,改性后的SiO2和PA6基体之间形成柔性界面层有利于PA6基体的结晶。     

纳米SiO_2粒子填充聚苯乙烯悬浮体系的动态流变行为

采用经典的溶胶-凝胶(Sol-gel)法合成直径50 nm的二氧化硅(SiO2)粒子,通过"两相"模型对不同粒子体积分数(φ)的二氧化硅/聚苯乙烯(SiO2/PS)悬浮体系动态粘弹行为进行拟合,讨论温度与φ对频率依赖性动态流变的影响。研究发现,应变放大因子Af和"粒子相"特征模量Rf″(φ)均随φ增加而增大;Af几乎无温度依赖性,Rf″(φ)随温度升高而降低。该现象归因于温度升高加速了由扩散控制的SiO2团聚过程,导致纳米粒子比表面积减小,抑制了粒子网络的形成。研究表明,两相模型可很好地应用于SiO2/PS悬浮体系的动态流变行为。     

FA共聚物/SiO_2杂化薄膜的制备及表面性能的研究

以含氟丙烯酸酯(FA)共聚物乳胶粒为模板,四甲氧基硅烷(TMOS)为硅源,环境条件下仿生矿化制备得到核壳型FA共聚物/SiO2杂化纳米粒子,其中壳层由数十个纳米级的小SiO2粒子组成。进一步采用溶剂直接挥发法制备得到FA共聚物/SiO2杂化薄膜,结果证实无机SiO2粒子杂化可有效提高薄膜表层粗糙度,降低表面自由能,导致水滴静态接触角明显增加,并且一定范围内TMOS用量的增加和矿化反应时间的延长均有利于提高杂化薄膜的疏水、疏油性能。     

SiO_2-g-PMMA/PP纳米复合材料的制备及其性能研究

采用熔融共混的方法,将经甲基丙烯酸甲酯(MMA)表面接枝的纳米二氧化硅(SiO2-g-PMMA)填充到聚丙烯(PP)中,研究了SiO2-g-PMMA纳米杂化粒子对PP的力学性能和结晶性能的影响。结果表明,SiO2-g-PMMA可以有效地提高PP的拉伸强度、弯曲强度以及洛氏硬度,且效果好于未改性的纳米SiO2。DSC测试结果表明SiO2-g-PMMA的异相成核效果优于未改性SiO2,PP熔融温度提高了2.7℃,结晶温度提高了3.0℃。SEM表明杂化纳米粒子具有一定的增韧作用。     

TDI/TiO_2有机无机纳米杂化材料的合成与表征

文章采用有机包覆法对纳米TiO2进行表面改性,制备了2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)/TiO2纳米杂化材料。采用红外光谱(FT-IR)、热质量损失分析(TGA)、静态接触角(CA)、透射电镜(TEM)及分散性实验等手段对纳米TiO2和TDI/TiO2纳米杂化粒子进行分析和表征。红外光谱和热质量损失分析显示,TDI以物理吸附和化学键合的方式存在于纳米TiO2的表面,并形成了有机包覆层。经计算,每nm2约有4.0个羟基参与化学反应,化学包覆率达57.97%。静态接触角数值表明,TDI/TiO2纳米杂化粒子具有很强的疏水性能,与水的接触角达147°。分散性实验显示,TDI/TiO2纳米杂化粒子在基础润滑油中分散稳定,静置20 d未出现分层现象。     

反应体系组成对纳米SiO2/PS复合粒子粒径及分布的影响

研究了在纳米SiO2粒子表面的苯乙烯原位聚合反应中,反应体系的组成(单体、引发剂、稳定剂及纳米SiO2粒子用量)对纳米SiO2/PS复合粒子的形态、粒径大小及分布的影响。结果表明,当纳米SiO2粒子与单体质量比为5%,苯乙烯质量分数为25%,引发剂及稳定剂用量分别为单体用量(质量比)的0.15%和1.5%时,制备出的纳米SiO2/PS复合粒子呈球形,表面光滑无明显缺陷,颗粒之间分散性很好,粒径为0.923μm,分散系数为0.108。     

MMA-MAn-APTES共聚物/SiO2杂化材料的制备和表征

甲基丙烯酸甲酯(MMA)、顺丁烯二酸酐(MAn)和含烷氧基硅烷单体γ-氨丙基二乙氧基硅烷(APTES)以一定比例通过自由基共聚反应制得共聚物前体,将正硅酸乙酯(TEOS)在HCl催化剂作用下水解、缩合形成SiO2,然后由共聚物和SiO2通过溶胶-凝胶法合成纳米杂化复合材料,其中TEOS的质量分数从0至25%。利用傅立叶红外光谱表征了杂化材料的化学结构,溶胶抽取结果表明在杂化材料中凝胶的含量较高,对它们的形貌特性的研究结果表明:在聚合物基体中SiO2具有较好的分散性,有机-无机相相互贯穿。