纳米二氧化硅粒子表面锚固光敏剂引发乙烯基单体光接枝聚合的研究

摘要

本文研究了纳米SiO2粒子表面锚固光敏剂制备引发剂粒子,在紫外光照射下引发乙烯基单体的接枝聚合反应,并通过FTIR、TGA/TA、SEM和TEM对接枝前后纳米粒子的变化进行了综合表征。
　　分别用甲苯-2,4-异氰酸脂(TDI)和氯化亚砜对纳米SiO2粒子表面进行修饰,在纳米SiO2粒子表面成功地锚固了具有光敏性的引发剂Irgacure2959。FTIR、SEM、TGA和紫外吸收光谱表明了纳米粒子表面引发剂的存在。SEM形貌分析表明氯化亚砜作为表面修饰剂时对粒子表面形貌改变较小;TDI作为表面修饰剂时粒子表面形貌改变较为明显,呈现出胶状。TGA结果表明氯化亚砜作为表面修饰剂时粒子表面锚固引发剂的含量是47mg/g,TDI作为表面修饰剂时粒子表面引发剂含量是37mg/g。紫外吸收光谱表明两种纳米粒子引发剂都有吸收紫外光的功能。
　　以两种引发剂粒子Silica-Cl-2959和Silica-TDI-2959作为光引发剂,在紫外光照射下引发单体MMA通过溶液聚合,制备了有机/无机杂化纳米粒子。研究了不同条件下单体转化率、接枝率和接枝效率的变化,并比较了两种引发剂粒子的引发能力。研究发现,光照3h后Silica-TDI-2959的接枝率可以达到300％左右,得到了表面高接枝密度的聚合物包覆纳米粒子。TGA结果证明接枝后PMMA聚合物链的热稳定性提高,SEM和TEM结果证明了接枝聚合物后粒子仍具有纳米尺寸,粒径有所增大。
　　以Silica-TDI-2959作为光引发粒子,分别以甲基丙烯酸(MAA)和丙烯酰胺(AM)为接枝单体,成功地实现了在纳米粒子表面上的光接枝聚合反应,制备了PAA和PAM接枝聚合物。PAA的接枝率随辐照时间的增加而急剧增大,60min内可以达到200%左右;而PAM的接枝率增长幅度不大,维持在40%左右。TGA和FTIR结果证明了接枝物的存在,SEM图片显示接枝PAA后纳米粒子的状态发生了变化,由原来的分散粒子变为不均匀分散在聚合物基体中,PAM接枝后的纳米粒子仍处于粒子状态,但粒径增大,彼此相连并堆积在一起。

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第1章 引 言

1.1 纳米材料概论

1.2 纳米粒子的表面改性

1.3 无机纳米粒子表面引发接枝聚合的机理

1.4 无机纳米粒子表面光接枝聚合研究进展

1.5 无机纳米粒子表面接枝研究中存在的问题及发展方向

1.6 本论文的目的、意义和内容

参考文献

第2章 纳米二氧化硅引发剂粒子的制备

2.1 引言

2.2 原料、试剂和仪器

2.3 实验方法

2.4 表征方法

2.5 结果与讨论

2.6 本章小结

参考文献

第3章 纳米引发剂粒子引发MMA的光接枝聚合

3.1 引言

3.2 原料、试剂和仪器

3.3 搅拌对光接枝MMA的影响

3.4 不同锚固引发剂方法对光接枝MMA的影响

3.5 单体转化率、接枝率和接枝效率的计算

3.6 表征方法

3.7 结果与讨论

3.8 本章小结

参考文献

第4章 纳米引发剂粒子引发乙烯基单体光接枝聚合

4.1 引言

4.2 原料、试剂和仪器

4.3 试验方法

4.4 表征方法

4.5 粒子表面接枝率的计算

4.6 结果与讨论

4.7 本章结论

参考文献

附录：在读期间发表和已完成的论文

致谢