试析乳液型有机无机纳米复合材料的研究

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1、北京工业大学硕士学位论文乳液型有机/无机纳米复合材料的研究姓名：杨冬玲申请学位级别：硕士专业：应用化学指导教师：凌爱莲20040501摘要无机纳米粒子是特征尺寸在纳米数量级的粒子，是一种介于宏观固体和分子间的亚稳中间态物质。它具有小尺寸效应、量子尺寸效应和表面效应。无机纳米粒子与聚合物复合，形成聚合物，无机纳米复合材料，成为当前非常活跃的研究领域，显示了良好的开发与应用前景。纳米二氧化硅由于其优良的耐热、耐候性及化学稳定性，被广泛应用于聚合物，无机纳米复合材料中，制备纳米级的Si02具有很大的应用价值。将纳米Si02用于

2、有机一无机复合乳液中也是目前研究的热点。这种复合乳液结合了有机聚合物成膜性好、涂膜透明性好、柔韧性优良的特点和纳米Si02耐水、耐溶剂、屏蔽紫外线的特性。但是由于纳米si02比表面积大、表面能高、极易团聚、与聚合物相容性差的特点，使得其很难在乳液中达到纳米级分散程度。本文用两种方法来制各有机一无机纳米复合乳液。方法一：首先，以水玻璃与乙酸乙酯反应制得纳米Si02溶胶。其次，在碱性条件下，以纳米si02为核，采取种子聚合工艺。制备纳米Si02／聚丙烯酸酯复合乳液。通过大量实验，确定了最佳原料配比，研究了影响乳液聚合及乳胶粒

3、子形态的因素。方法--：首先，用溶胶——凝胶法，通过水玻璃与乙酸反应，同时加入有机硅烷偶联剂“原位生成原位改性法”得到亲油性纳米Si02溶胶。然后，以这种亲油性纳米SiOz为核，采用种子聚合工艺制备纳米Si02／聚丙烯酸酯复合乳液。通过大量研究，确定了最佳配方和工艺条件，探讨了影响复合乳液性能的因素。通过红外谱图(IR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)，观察和分析了纳米Si02和复合乳液的组成、粒子大小和形态。用这种纳米Si02／聚丙烯酸酯复合乳液为基料制成的乳胶涂料，与全丙涂料进行性能对比。结果表明由此配成的乳

4、胶涂料，比后者具有更优良的耐水性、耐碱性、耐擦洗性和耐冲击性能。关键词：纳米Si02／聚丙烯酸酯复合乳液：纳米粒子；表面改性：种子乳液聚合；胶囊化AbstractInorganicnanoparticleisaparticlewiththecharacteristicdimensionsmallerthan100nlll．itliesbetweenmacroscopicsolidandsub—stablestateofmatter．Itpossessessmall．dimensioneffect，quantumdimen

5、sionaleffectandsurfaceeffect．Polymer／inorganicnanocompositematerialisaveryactivedomainatpresent，displayinggoodprospectsofexploitationandapplication．Silicaisusedtobethefillerofplastics，rubber,coatingandadhesive，duetoitsgoodpropertiesofheat—resistance，resistancetoe

6、lements，andchemicalstability．Therefore，thepreparationofSi02nanoparticlesisveryvaluableforapplication．Inaddition，thepreparationsofSi02nanoparticles／Polymerscompositeemulsionhaveattractedmoreandmoreattentions．Theycombinetheadvantagesofpolymers(suchaselasticity，tran

7、sparency，ordielectricproperties)andSi02nanoparticles(suchasultravioletresistance，waterresistance，andsolventresistance)．However,itisverydifficultforSi02nanoparticlestodisperseintheemulsionatthenanoscalesduetohighsurfaceenergyandagglomeratingduringpolymerizing，Inth

8、ispaper,nanoSi02／polyacryticcompositeemulsionwassynthesizedbytwodifferentapproaches．Thefollowingisthefirstmethod：Firstly,bytheinteractionof酣矾acetateandwatergla