探究聚合物接枝纳米zno复合乳液的研究

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1、河北科技大学硕士学位论文聚合物接枝纳米ZnO复合乳液的研究姓名：董少英申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：唐二军20100501摘要纳米／聚合物复合材料可以综合纳米材料与聚合物的特性，在热学、光学、力学等领域具有巨大的应用潜能。通过将活性基团引入到无机纳米粒子表面来制备接枝型纳米／聚合物复合材料，可以提高无机纳米粒子与聚合物的兼容性，充分发挥纳米材料的功能和聚合物的特性。先分别用油酸分子键合纳米ZnO粒子和将偶氮二异氰基戊酸(ACVA)锚固在纳米ZnO表面两种不同方式改性纳米粒子，再采用细乳液聚合工艺制备了包覆型和接枝型纳米ZnO

2、／PSt复合乳液。用油酸分子对纳米ZnO粒子改性，即利用油酸的羧基与ZnO表面羟基发生酯化反应。在纳米ZnO表面引入有机基团，能够增强纳米ZnO的分散性与亲油性使PSt更好的对纳米ZnO进行包覆。采用细乳液聚合工艺制备了包覆型纳米ZnO／PSt复合乳液，结果表明：当乳化剂用量Ms．1为2．0g、OP．10为1．0卧助乳化剂十六烷为0．6g、引发剂AIBN与KPS混合使用(2：1)为O．5卧反应温度为80℃时，所合成的复合乳液性能较好，转化率可达86％，包覆效率为70％，．但接枝效率较低为31．28％。因此采取在纳米ZnO表面引入引发基团

3、制备接枝型纳米ZnO／PSt复合乳液。另一方法是用偶氮二异戊酸(ACVA)对纳米ZnO进行功能改性，以KH-560为介质将引发剂ACVA以化学键的形式锚固到纳米ZnO上。结果表明：KH一560用量为2．0g、ACVA用量为3．0g、反应温度为50℃、反应时间为4h时，ACVA在纳米ZnO上的接枝率较高。然后通过细乳液聚合工艺制备了接枝型纳米ZnO／PSt复合乳液。结果表明：当ACVA．ZnO用量为1．259、使用复合乳化剂Ms．1、OP一10、助乳化剂十六烷、超声功率为400W、反应温度为75℃时，合成了转化率为89％、接枝效率为90％

4、的接枝型纳米ZnO／PSt复合乳液。通过XPS、TGA、TEM等方法对复合乳液粒子进行了测试，结果表明：PSt和纳米ZnO以化学键形式的结合。初步探讨了细乳液聚合工艺制备纳米ZnO／PSt接枝型复合乳液的反应机理。对所制备的接枝型纳米ZnO／PSt复合微粒的应用进行了研究，能够明显改善聚合物材料的热学、光学、力学性能。结果显示接枝型纳米ZnO／PSt复合微粒能使聚合物的软化温度增至165℃，提高了26．9％；明显增强环氧丙烯酸乳液的抗紫外光性能；使环氧丙烯酸乳液涂膜硬度由O．41H提高到0．58H；可使PVC材料的拉伸强度达81MPa，

5、冲击强度达12．1kJ／m2，与包覆性纳米ZnO／PSt复合微粒相比具有更优异的力学性能。关键词纳米氧化锌微粒；接枝；偶氮二氰基戊酸；油酸；细乳液聚合河北科技大学硕士学位论文AbstractNano／polymercompositescanbeintegratednano—materialsandpolymerproperties，whichshowgreatapplicationpotentialinthefieldsofthermal，optical，mechanicalandSOon．Thetechniqueofintroduci

6、ngactivatedgroupsontothesurfaceofinorganicnano-particlestOfabricategraftingtypednano／polymercompositeemulsionthatcouldenhancethecompatibilityoftheinorganicparticlesandpolymerandexegfunctionofnanomaterialswithpolymerpropertiesfully．Nanoparticlesweremodifiedintwodifferentw

7、ays．NanoZnOparticleswerebondedwitholeicacidmolecules，andtheotherwasanchoraged4,4'-Azobis(4-cyanovalericacid)(ACVA)ontothesurfaceofnanoZnO．ThengraftedtypeandencapsulatedtypenanoZnO／PSthybridemulsionwasfabricatedbytechnologyofminiemulsionpolymerization．Nano—ZnOparticlesmod

8、ifiedviaoleicacidwasachievedthroughesterificationbetweencarboxygroupofoleicacidandhydroxylgroupofZnO．Th