【碩士】一種大分子表面改性劑的設(shè)計(jì)

內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　【碩士】一種大分子表面改性劑的設(shè)計(jì)　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位：安徽大學(xué)　　學(xué)位年度：2010　　聚合物基納米復(fù)合材料要實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?，采用“收斂法”來(lái)改性納米粒子是相對(duì)簡(jiǎn)單、有效的一種方法。即針對(duì)復(fù)合體系組分的結(jié)構(gòu)與性能先設(shè)計(jì)、合成大分子表面改性劑，通過(guò)改性劑大分子結(jié)構(gòu)中的反應(yīng)性官能團(tuán)與無(wú)機(jī)納米粒子表面活性基團(tuán)的反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)納米粒子的表面改性與修飾，再將修飾后的納米粒子添加到復(fù)合體系中的聚合物中，改善其性能或賦予其特殊功能。　　本文設(shè)計(jì)、合成了一種新型的一端接反應(yīng)性官能團(tuán)大分子表面改性劑。這種大分子表面改性劑同其他改性大分子表面改性劑相比，在具有較好改性效果的同時(shí)，可以大幅降低原料成本。本論文將這種一端接活性基團(tuán)的改性大分子改性了多種陶瓷納米粉體并填充到聚氨酯（PU）中，對(duì)聚氨酯納米復(fù)合材料的性能進(jìn)行了研究,主要包括以下四個(gè)部分：　　第一章是緒論。通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研，主要介紹了聚合物基納米復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀、無(wú)機(jī)納米粒子表面改性的研究進(jìn)展及聚氨酯納米復(fù)合材料的的研究現(xiàn)狀等，最后提出了本課題的設(shè)計(jì)思路?！　? 第二章是介紹了二步法合成出一端接反應(yīng)性官能團(tuán)的聚丙烯酸酯低聚物。首先以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)為單體，巰基乙醇（2-ME）為鏈轉(zhuǎn)移劑，低濃度的偶氮二異丁腈(AIBN) 為引發(fā)劑，在110℃ 將按n(MMA):n(BA):n(2-ME):n(AIBN)=500:500:25:1 配制的溶液在2.5h 內(nèi)滴加到甲苯中，反應(yīng)4h，得到多分散系數(shù)（ Mw/Mn ）=1.8、一端帶羥基的聚丙烯酸酯低聚物(MMA)m (BA)n OH；再加入甲苯-2,4-二異氰酸酯（TDI）或馬來(lái)酸酐（MAH）與其端羥基反應(yīng)，合成出一端接-NCO 的聚丙烯酸酯低聚物(MMA)m (BA)n NCO和一端接-COOH 的(MMA)m (BA)n COOH。低聚物應(yīng)用FTIR、1H NMR、13C NMR、GPC、DSC 及TGA 等對(duì)其結(jié)構(gòu)與熱性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)符合預(yù)先的分子設(shè)計(jì)，即一端接有反應(yīng)性官能團(tuán)-NCO 或-COOH，數(shù)均分子量Mn 在4500 左右，DSC 顯示合成的低聚物只有一個(gè)Tg, TGA測(cè)出其主要熱失重在300～450℃?！　? 第三章用合成的大分子改性劑(MMA)m (BA)n NCO分別對(duì)納米氮化硅（Si3N4）、納米二氧化硅（SiO2）及納米碳酸鈣（CaCO3）進(jìn)行了表面改性實(shí)驗(yàn)。通過(guò)沉降實(shí)驗(yàn)、粒徑分析、透射電鏡（ TEM）表明處理后的納米粒子的團(tuán)聚現(xiàn)象明顯減小，在有機(jī)溶劑中分散均勻，有效阻止了納米粉體的團(tuán)聚；FTIR、掃描電鏡（SEM）表明大分子改性劑與納米粒子進(jìn)行了化學(xué)鍵合，在其表面包覆了一層大分子有機(jī)層，并通過(guò)TGA 分析出大分子改性劑與納米粒子發(fā)生化學(xué)包覆的百分比；通過(guò)接觸角分析，結(jié)果表明改性納米粒子親水性降低、親油性增加。另外通過(guò)硬脂酸對(duì)納米CaCO3 表面進(jìn)行改性，表明其改性效果較(MMA)m (BA)n NCO好?！　〉谒恼陆榻B了改性后的納米粒子填充聚氨酯中制備納米聚氨酯復(fù)合材料。采(MMA)m (BA)n NCO改性的納米SiO2 填充到PU 合成革中，硬脂酸改性的納米CaCO3 分別填充到PU 合成革及PU 微發(fā)泡鞋底料中，分別研究了它們的基本物理力學(xué)性能、耐磨性能等。結(jié)果表明，當(dāng)改性納米SiO2 的添加量為0.3～0.5%時(shí)，PU 合成革的力學(xué)性能有顯著提高，改性納米CaCO3 以3.1～6.2%的添加量填充到PU 微發(fā)泡鞋底料中，在不影響其基本性能的前提下，可以較大幅度地降低生產(chǎn)成本?！　?

專題推薦