溶胶-凝胶法制备可成纤丙烯酸酯/SiO杂化材料研究

摘要

高分子／无机杂化材料是在有机／无机物复合材料的基础上发展起来的一种新型材料，具有许多优越的性能。溶胶－凝胶法是制备有机／无机杂化材料的主要方法，本文用这种方法制备出成纤性能良好的丙烯酸酯／SiO<,2>杂化纤维。 首先用正硅酸乙酯（TEOS）为原料，通过溶胶－凝胶法制备出SiO<,2>溶胶，分析了影响硅溶胶形成线型结构的因素，得出了合适的试剂配比，直接用玻棒拉制出SiO<,2>纤维。实验发现，控制反应体系的pH值为2时，溶胶的拉丝性能相对较为理想。用生物显微镜观察SiO<,2>纤维外观，测算出纤维直径为微米级，IR分析证实了产物的结构。 然后以甲基丙烯酸甲酯（MMA）为有机组分，SiO<,2>为无机组分，过氧化苯甲酰（BPO）为引发剂，在N2保护下反应，获得了具有成纤性能的PMMA／SiO<,2>杂化溶胶，研究了有机物与无机物的不同比例下得到的溶胶的拉丝性能，探讨杂化溶胶的成纤性能与粘度变化的关系，讨论了适量的偶联剂γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷（MPTMS）的添加对杂化产物的影响，并通过电纺的方法，得到直径达到纳米级的电纺纤维。IR分析证实了产物中的无机－有机共存的结构，XRD测试说明了杂化材料的结晶状态，SEM图片显示了电纺杂化纤维的形貌。 以甲基丙烯酸丁酯（BMA）和丙烯酸甲酯（MA）为有机相，分别与SiO<,2>溶胶反应，制备出具有较好成纤性能的杂化材料，进行了IR分析，并电纺出PBMA/SiO<,2>和PMA/SiO<,2>杂化纤维。通过SEM照片比较了与PMMA／SiO<,2>电纺纤维形貌上的差异。

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致谢

第1章绪论

1.1高分子/无机杂化材料简介

1.1.1杂化材料结构特点

1.1.2杂化材料的分类

1.1.3杂化材料的结构与性能

1.2高分子/无机杂化材料的制备方法

1.2.1在位分散聚合法

1.2.2共混法

1.2.3插层法

1.2.4溶胶－凝胶法

1.3用溶胶－凝胶法制备杂化材料研究

1.3.1丙烯酸脂/SiO2杂化材料研究进展

1.4本文的研究目标和主要内容

第2章硅溶胶的制备及其拉丝性能研究

2.1硅溶胶的制备

2.1.1实验原料及规格、来源

2.1.2主要实验仪器、型号

2.1.3实验测试仪器

2.1.4实验过程

2.2反应机理

2.3实验结果与讨论

2.3.1催化剂对溶胶结构的影响

2.3.2pH值和水硅比对硅溶胶拉丝性能的影响

2.3.3温度对溶胶粘度的影响

2.4产物表征

2.4.1纤维外观

2.4.2IR分析

2.5本章小结

第3章具有成纤性能的PMM/SiO2杂化溶胶研究

3.1杂化材料的制备

3.1.1实验试剂、规格、来源

3.1.2主要实验仪器、型号

3.1.3测试仪器、型号

3.1.4实验过程

3.2实验结果与讨论

3.2.1溶胶粘度对纤维外观的影响

3.2.2偶联剂

3.2.3杂化溶胶的成纤性能

3.2.4FTER分析

3.2.5XRD分析

3.3本章小结

第4章可成纤PBMA/SiO2与PMA/SiO2杂化材料

4.1实验过程

4.1.1实验试剂规格、来源

4.1.2主要实验仪器、型号及产地

4.1.3测试仪器

4.1.4样品制备

4.2实验结果与讨论

4.2.1IR表征

4.2.2杂化电纺纤维SEM分析

4.3本章小结

结论

参考文献