细乳液法制备有机-无机纳米复合粒子及其成膜性能研究

摘要

有机-无机纳米复合粒子已成为近年来聚合物乳液领域研究热点，其制备方法也多种多样。本文利用细乳液聚合法制备了Si02／聚苯乙烯纳米复合粒子、表面硅羟基化的聚苯乙烯乳胶和苯丙乳胶三种有机一无机纳米复合粒子，并对后者的乳胶粒子进行了初步成膜性能研究，具体研究结果如下： 以甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)改性的纳米二氧化硅粒子为无机粒子，采用苯乙烯的细乳液聚合成功制备了聚苯乙烯包覆Si02的有机-无机复合乳胶粒子。研究表明复合乳胶粒子的形态主要取决于纳米二氧化硅的粒径和乳化剂的浓度，而与二氧化硅的表面化学特性无关。对于45nm二氧化硅，改变乳化剂浓度可以得到多核、不规则壳核以及壳核结构的二氧化硅／聚苯乙烯复合乳胶粒子：对于90nm二氧化硅，乳化剂浓度的变化对二氧化硅／聚苯乙烯复合乳胶粒子的核壳形态结构没有影响，但是可以改变聚苯乙烯壳层的厚度；对于200nm二氧化硅，可以得到“草莓”型二氧化硅／聚苯乙烯复合乳胶粒子。 通过MPS与苯乙烯单体的细乳液共聚合成功制备了硅羟基表面官能化的聚苯乙烯乳胶粒子。FTIR和固体硅核磁谱(29SiNMR)分析表明在上述条件下MPS的水解缩聚反应被成功抑制，绝大多数MPS是以共聚方式引入到聚苯乙烯乳胶粒子。动态光散射(DLS)和TEM分析表明MPS用量对细乳液单体液滴和乳胶粒子的粒径影响不大，而乳化剂的用量对细乳液单体液滴和乳胶粒子的粒径影响比较大。ζ电位和X射线光电子能谱(XPS)分析证明在聚苯乙烯乳胶粒子表面存在硅羟基，并且随着MPS用量的增加，乳胶粒子表面的硅羟基数目明显增加。 进一步通过MPS与苯乙烯、丙烯酸丁酯的细乳液共聚合成功制备了硅羟基官能化苯丙乳胶粒子。详细讨论了体系的pH值、引发剂体系、以及MPS的用量对细乳液乳胶粒子、乳胶膜的凝胶含量和溶胀比以及乳胶膜动态力学性能的影响。溶胀实验表明乳胶粒子和乳胶膜的凝胶含量和溶胀比主要受体系的pH值和引发剂体系影响，而MPS的用量对乳胶粒子的凝胶含量没有影响，但是影响乳胶膜的凝胶含量。动态力学分析表明，增加MPS的用量以及对乳胶膜进行热处理可以提高乳胶膜的储能模量。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章纳米二氧化硅的制备、改性及分散性研究

第三章 细乳液法制备二氧化硅/聚苯乙烯复合粒子

第四章细乳液法制备表面硅羟基官能化聚苯乙烯乳胶粒子

第五章 细乳液法制备硅羟基官能化自交联苯丙乳液及其成膜性能研究

第六章结论

本论文创新点

参考文献

个人简历及博士期间发表论文

致谢

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