大分子钛酸酯表面改性剂的合成及应用研究

摘要

钛酸酯偶联剂是一类出现较晚但发展很快的偶联剂,它具有两种不同反应活性基团,一种能与无机纳米粒子表面的活性基团反应,另一种能和有机聚合物发生物理缠结或化学键合,在无机粒子和有机聚合物之间架桥,从而改善聚合物基纳米复合材料的界面状态,达到提高聚合物基纳米复合材料力学性能或赋予材料某些功能的目的。但是现有钛酸酯偶联剂都属于小分子的范畴,所接碳链最多只有18个碳原子,这大大限制了它与高分子基体的相容性,影响到纳米粒子在高分子材料中的分散性。合成高分子量的钛酸酯表面改性剂已成为新的趋势。
　　本硕士论文选用陶瓷纳米粉体纳米氮化硅填充丙烯酸酯橡胶,并对复合材料性能进行研究,论文分四个部分:
　　第一章是绪论部分。通过文献调研,主要综述了钛酸酯偶联剂的研究和应用进展、纳米复合材料研究和应用进展、橡胶纳米复合材料研究和应用进展等,最后提出了本课题的设计思路。
　　第二章是丙烯酸酯类大分子钛酸酯表面改性剂的合成与表征。首先采用溶液聚合法合成了甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-马来酸酐(MMA-BA-MAn)三元共聚物,然后和丙烯酸及四异丙氧基钛(TPT)发生酯交换反应,合成出大分子钛酸酯表面改性剂,采用了红外、核磁、热分析等手段对三元共聚物及大分子钛酸酯表面改性剂进行分析;FTIR、HNMR分析表明:三种单体发生了无规共聚反应,生成了MMA-BA-MAn三元共聚物; MMA-BA-MAn三元共聚物和丙烯酸也与四异丙氧基钛发生了化学反应,生成了大分子钛酸酯表面改性剂;TGA结果分析表明 MMA-BA-MAn三元共聚物与四异丙氧基钛反应后,分解温度大大提高,最大分解速率时的温度为431℃,大分子钛酸酯表面改性剂的热稳定性好;探讨引发剂和、转移剂用量、马来酸酐及四异丙氧基钛用量对大分子钛酸酯表面改性剂性能的影响规律。
　　第三章是纳米氮化硅粉体的表面改性研究。用合成的大分子钛酸酯表面改性剂包覆处理纳米Si3N4粉体。通过沉降实验确定了最佳包覆处理工艺条件,即大分子钛酸酯表面改性剂的用量、最佳处理温度和最佳处理时间;用纳米粒度测定仪表征了处理前后纳米颗粒的粒径分布;FTIR表明了大分子钛酸酯表面改性剂包覆了纳米粉体;TEM表明处理后的纳米粉体在有机溶剂中分散良好;用热重分析表明大分子钛酸酯表面改性剂和纳米粒子的表面发生了化学键合。
　　第四章是纳米氮化硅填充丙烯酸酯橡胶复合材料改性研究。用粒径为15nm左右纳米氮化硅(Si3N4)填充聚丙烯酸酯橡胶(ACM)制备纳米橡胶复合材料,研究了复合材料的基本物理力学性能、动态力学性能、耐热老化性能、耐油性能、耐磨性能和压缩永久形变等。结果表明,纳米Si3N4的加入在一定程度上提高了NBR的撕裂强度、拉伸强度、储能模量(Eˊ),耐磨性等,明显降低内耗(tanδ),改善了丙烯酸酯橡胶的动态力学性能、耐热老化性能、耐油性能和耐磨性能。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

引言

1.1钛酸酯偶联剂概述

1.2 钛酸酯偶联剂应用

1.3 纳米粉体的改性方法研究进展[17]

1.4 纳米复合材料简介

1.5 本论文的主要设计思想与研究内容

参考文献

第二章 大分子钛酸酯表面改性剂的合成与表征

2.1大分子表面改性剂研应用究进展简介

2.2 大分子表面改性剂的分子设计与合成原理

2.3 大分子钛酸酯表面改性剂的合成

2.4大分子钛酸酯表面改性剂剂的表征

2.5 结论

参考文献：

第三章 纳米氮化硅粉体的表面改性研究

引言

3.1 氮化硅粉体表面结果的分析

3.2 大分子钛酸酯表面改性剂对纳米Si3N4粉体表面改性的反应机理

3.3 试验部分

3.4结果与讨论

3.5 结论

参考文献：

第四章 纳米氮化硅填充丙烯酸酯橡胶复合材料改性研究

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 结论

参考文献：

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文