丙烯酸丁酯原位乳液接枝纳米TiO2的研究

为了提高纳米二氧化钛（TiO2）粒予在聚合物基复合材料中的分散性,需要对粒子的表面进行改性。实验采用无皂乳液聚合法,使丙烯酸丁酯单体（BA）在偶联剂KH-570烷基化预处理的纳米TiO2粒子的表面进行接枝聚合,研究了偶联剂用量对烷基化预处理程度的影响,以及聚合条件对TiO2表面接枝效果的影响,并对其聚合机理进行了探讨。结果表明,PBA以化学键成功地接到纳米TiO2的表面,并且可以通过改变接枝聚合条件来调节粒子上所接聚丙烯酸丁酯的结构,为进一步优化纳米粒子填充聚合物复合材料的结构和性能之间的关系建立基础。     

原位聚合法制备纳米TiO2/有机硅改性丙烯酸酯复合乳液

用硅烷偶联剂对纳米二氧化钛(TiO2)粒子表面进行预处理，使其表面由亲水性变为疏水性，并在其表面接枝上可反应的有机官能团。通过改性纳米TiO2表面上的原位聚合反应，制备了纳米TiO2／硅丙复合乳液。透射电子显微镜观察结果显示，乳液中存在两种结构的乳胶粒子：一种是以聚丙烯酸酯为核、有机硅聚合物为壳的核壳结构硅丙乳胶粒子；另一种是以纳米TiO2为核、有机聚合物为壳的纳米TiO2／聚合物复合结构乳胶粒子。乳胶粒子的结构形态可由乳化剂的用量控制。该复合乳液具有较好的杀菌效果，在较短时间内对细菌的杀灭率可达90％以上。     

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.     

硅烷偶联剂改性纳米TiO2对PVC紫外屏蔽性能的影响

通过原位聚合法在金红石型纳米二氧化钛(TiO2)表面接枝硅烷偶联剂,研究纳米粒子粒径、偶联剂种类及偶联剂用量对改性效果的影响。结果表明,纳米TiO2粒径越小,与偶联剂作用的面积越多,吸附能力越强,TiO2的亲油改性效果就越好;选用KH-570作为偶联剂时,纳米TiO2的亲油改性效果最佳,且最佳用量为10mL;扫描电子显微镜照片和红外光谱显示纳米粒子与偶联剂通过化学作用结合,改性后的纳米TiO2粒子团聚减少,分散性提高;用改性后的纳米TiO2粒子制备的聚氯乙烯(PVC)/TiO2膜的力学性能和抗紫外性能得到有效提高。     

苯乙烯无皂乳液聚合接枝纳米TiO2的研究

采用无皂乳液聚合法，使苯乙烯单体（St）在烷基化预处理的纳米TiO2粒子的表面进行接枝聚合，得到了稳定的以纳米TiO2粒子为核、接枝聚苯乙烯为壳的复合颗粒（TiO2-g-PS）。研究了烷基化预处理以及聚合条件（单体浓度、引发剂浓度、反应时间）对TiO2表面接枝改性的影响，并对其聚合机理进行了探讨。结果表明：PS以化学键成功地接到纳米TiO2的表面，并且可以通过改变接枝聚合的条件来调节粒子上所接聚苯乙烯的结构，为进一步优化纳米粒子填充聚合物复合材料的结构和性能之间的关系建立基础。     

纳米TiO2表面聚对苯二甲酸乙二醇酯预聚物的改性及表征

利用缩聚聚合,在纳米TiO2颗粒表面接枝聚对苯二甲酸乙二醇酯的预聚物(prePET).通过红外(FT-IR),热失重(TGA)和X射线电子能谱(XPS)分析表明prePET成功接枝在纳米TiO2的表面.透射电子显微镜(TEM)观察表明prePET-TiO2纳米复合粒子粒径大约在30 nm,分散性好.原子力显微镜(AFM)观察表明prePET-TiO2纳米复合粒子在1,1,2,2-四氯乙烷中均匀分散,无团聚.同时发现反应真空度影响了TiO2表面的接枝率,真空度小,接枝率大.扫描电子显微镜(SEM)观察表明prePET-TiO2纳米复合粒子能够在聚碳酸酯(PC)基体中具有良好的分散性,复合粒子填充量的上升增强了prePET-TiO2/PC复合材料的拉伸强度.     

原位聚合法制备纳米TiO2／硅丙复合乳液

北京化工大学材料科学与工程学院的徐瑞芬等采用硅丙偶联剂对纳米TiO2进行表面处理，使其亲水性表面改为亲油性，并在其表面接枝上可反应的有机官能团，然后通过原位聚合法与有机硅改性丙烯酸聚合物复合，制得性能稳定的纳米TiO2／硅丙复合乳液。采用透射电子显微镜表征了乳液的结构及其形态。     

纳米TiO2-g-PAN复合粒子的合成与表征

采用乙烯基三叔丁基过氧硅烷偶联剂(AC-70)改性纳米二氧化钛(TiO2)粒子,在纳米TiO2粒子表面引入不饱和双键,然后通过溶液聚合在纳米粒子表面接枝聚丙烯腈(PAN),形成TiO2-g-PAN复合纳米粒子,探究了其最佳合成工艺,采用红外光谱和X射线光电子能谱对其进行了表征;并对改性前后的纳米TiO2粒子进行了亲水亲油性测试、接触角测试、扫描电子显微镜分析及紫外线吸收测试。结果表明,PAN成功接枝到纳米TiO2表面;TiO2-g-PAN复合纳米粒子的最佳合成工艺为:反应温度75℃,反应时间5h,纳米粒子和单体之比为1∶6,引发剂用量为1.0%;纳米TiO2经过改性后表面由亲水性变为亲油性,接触角增大,纳米粒子的团聚现象得到明显改善;纳米TiO2-g-PAN粒子具有优良的紫外线吸收性能。     

二氧化钛/聚合物复合微球的制备及聚合物表面性质的影响研究

以多孔聚(苯乙烯.二乙烯基苯)接枝马来酸酐聚合微球[P(St-DVB)/MAH]为底物,成功制备了表面均匀包覆纳米二氧化钛(TiO2)的复合微球.主要考察了聚合物微球的表面性质(多孔性和表面功能基团)对TiO2粒子在其表面包覆分散性和数量的影响.复合粒子微球的形态通过扫描电镜和X射线衍射分析等进行了表征.结果表明,聚合物微球的多孔性和表面功能基团都提高了TiO2粒子在微球表面的分散性.平均孔径为136.8 nm的多孔微球与无孔和平均孔径为42 nm的多孔微球相比,能够进一步提高表面TiO2粒子的均匀性和连续性,产生表面均匀覆盖粒径为60 nm TiO2的复合微球.     

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TiO2的表面处理对PET/TiO2复合材料流变特性的影响

采用表面接枝改性的方法对纳米TiO2进行表面修饰,通过熔融共混制得PET/TiO2纳米复合材料,研究了不同表面特性的PET/TiO2复合材料的流变特性。结果表明:加入纳米TiO2的PET体系粘度降低,经表面接枝偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲基硅烷(GPS)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的TiO2对PET粘度的降低程度减弱,当纳米TiO2质量分数大于3%时,粘度趋于稳定。PET/PMMA-TiO2复合体系的粘流活化能最大,温度敏感性强。     

纳米TiO2/PSB复合乳液的制备与性能研究

为了提高丁苯乳液涂膜力学性能,用硅烷偶联剂(KH-570)改性纳米TiO2,采用半连续种子乳液聚合法,制备TiO2/聚丁苯(PSB)复合乳液。采用FT-IR、TEM表征TiO2/PSB复合乳液乳胶粒子结构,结果表明合成了以TiO2为核的核壳结构纳米TiO2/PSB乳胶粒子。探讨了纳米TiO2、乳化剂、电解质、引发剂及增稠剂用量、聚合时间与温度、单体配比等对TiO2/PSB复合乳液性能的影响。确立了适宜的聚合工艺条件:纳米TiO2、乳化剂用量分别为总质量的0.5%和3.5%,电解质和引发剂用量为单体质量的0.4%,聚合温度和时间分别为64℃和3.5 h,可制备出高固高黏且性能优良的复合乳液。经纳米TiO2改性的PSB复合乳液涂膜性能较未改性的,在黏度、硬度、耐冲击性、耐洗刷性、附着力及耐水性等方面均有明显改善。     

纳米TiO_2表面改性及在PUA复合涂层中的应用

以硬脂酸和钛酸酯偶联剂为复合改性剂对纳米TiO2进行表面改性,并通过原位分散和光固化方法制备了改性纳米TiO2/聚氨酯丙烯酸酯(PUA)复合涂层。讨论了纳米TiO2的改性条件及改性效果,并通过SEM、DSC和力学性能测试等手段考察了改性纳米TiO2对PUA性能的影响。结果表明,当钛酸酯为0.00234 mol/L、硬脂酸为0.0352 mol/L、温度45℃、时间1.5 h时,纳米TiO2的表面改性效果较好;改性后的纳米TiO2在PUA中的分散稳定性得到提高,且改性纳米TiO2/PUA复合涂层的力学性能,尤其是耐冲击力和拉伸强度得到了提高。     

Preparation of acrylate polymer/silica nanocomposite particles with high silica encapsulation efficiency via miniemulsion polymerization

Acrylate polymer/silica nanocomposite particles were prepared through miniemulsion polymerization by using methyl methacrylate/butyl acrylate mixture containing the well-dispersed nano-sized silica particles coupling treated with 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate (MPS). The encapsulation efficiency of silica particles was determined through the elution and hydrofluoride acid etching experiments, and the size distribution and the morphology of the composite latex particles were characterized by dynamic light scattering and transmission electron microscopy. The coupling treatment of silica with MPS can improve the encapsulation efficiency of silica and the degree of grafting of polymer onto silica. When 0.10 g MPS/g silica was used to modify silica, the encapsulation efficiency of silica was greater than 95%, and the degree of grafting of acrylate polymer onto silica was about 60%. Although the average size and the size distribution index of the composite latex particles increased as the weight fraction of silica increased, the stable latex containing the ‘guava-like’ composite particles was obtained. The grafting of polymer onto silica particles improved the dispersion of silica particles in the solvents for acrylate polymer and in the polymer matrix.     

核壳型纳米二氧化钛/聚合物复合粒子研究进展

综简述了核壳型纳米二氧化钛/聚合物复合粒子的形成机理,重点对纳米TiO-核/聚合物-壳和2聚合物-核/纳米TiO-壳这2种复合粒子进行了介绍,指出了目前存在的问题和发展方向。2     

聚砜酰胺/纳米二氧化钛复合材料的制备与表征

将聚砜酰胺(PSA)与纳米二氧化钛(nano-TiO)2共混制成PSA/nano-TiO2复合纺丝溶液,分别采用湿法纺丝工艺以及数显匀胶技术制成复合纤维和复合薄膜。运用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱、广角X-射线衍射、紫外光谱等方法表征和分析复合材料的大分子结构、力学性能、热稳定性和抗紫外线性能。结果表明:少量的nano-TiO2能够均匀分散在PSA基体中,其添加没有明显改变PSA的分子结构和化学组成;由于纳米颗粒的异相成核作用使复合纤维的结晶度有所提高,且nano-TiO2的添加明显提高了复合纤维的力学性能和热稳定性能;随着纳米颗粒含量的增加,PSA/nano-TiO2复合材料的抗紫外线性能也得到显著增强。     

纳米TiO2表面改性及表征研究

采用不同种类的钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂对纳米TiO2进行表面改性试验,利用FTIR红外光谱仪等分析手段,研究发现改性后的纳米TiO2粒子表面已引入有机基团,使纳米TiO2的亲油化度和活化指数分别达到54.34％和99.51％,有效地改善了纳米TiO2与有机介质的相容性,使其在有机相中均匀分散.实验结果表明,在以甲苯为溶剂的体系中,最佳反应条件为:偶联剂用量5％,反应时间120 min,反应温度120℃.     

纳米TiO_2种子乳液聚合包覆的研究

采用普通搅拌分散乳液聚合方法及原位聚合方法制备聚甲基丙烯酸甲酯及聚甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯包覆纳米TiO2。对二者在收率、接枝率及分散程度上进行了比较。发现将乳化剂、纳米材料及单体在一定的配比下,经普通搅拌并进行乳液聚合反应,在不添加偶联剂的情况下可将纳米TiO2粉体材料以纳米数量级分散在乳液聚合产物中。该方法具有操作简单、可进行大规模连续化工业生产的特点。     

Nano‐SiO2/PMMA‐PU composite particles with core‐shell structure via emulsion polymerization and their application in epoxy resin

A novel method of nano‐SiO₂/poly(methyl methacrylate)(PMMA)‐polyurethane(PU) composite particles modifying epoxy resin is reported. The composite particles with the obvious core‐shell structure were prepared by emulsion polymerization of PMMA and PU prepolymer on the surface of nano‐SiO₂. The diameter of the composite particles was 50–100 nm with dark core SiO₂ (30–60 nm) and light shell polymer of PMMA and PU (20–30 nm); moreover, PU was well distributed in PMMA with about 10 nm diameter. After nano‐SiO₂ was encapsulated by PMMA and PU, the Si content on the surface decreased rapidly to 2.08% and the N content introduced by PU was about 1.27%. The ratio of polymer to original nano‐SiO₂ (f_p), the grafting ratio of polymer to original nano‐SiO₂ (f_r) and the efficiency grafting ratio of polymer (f_e) were, respectively, about 116.7%, 104.4%, and 89.5%. The as‐prepared composite particles were an effective toughness agent to modify epoxy resin, and the impact strength of the modified epoxy resin increased to 46.64 kJ m^?2 from 19.12 kJ m^?2 of the neat epoxy resin. This research may enrich the field of inorganic nanoparticles with important advances toward the modification for polymer composite materials. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2015 , 132, 41919.