PS/Pr-MMA有机光散射材料的制备研究

摘要

光散射材料目前广泛应用于交通、广告、装饰装潢等领域，是材料研究领域的热点问题之一。本文对以甲基丙烯酸甲酯预聚物(Pr-MMA)为光散射体，以聚苯乙烯(PS)为基体的有机光散射材料的制备进行了研究。鉴于甲基丙烯酸甲酯(MMA)的聚合反应速率不够理想，本文利用a羟基乙基二茂铁能够改善其聚合反应速率的特性，将其作为复合引发剂加快预聚MMA的制备过程，获得了以PS为基体的光散射材料。实验表明，添加a-羟基乙基二茂铁后，可以使MMA预聚阶段聚合速率加快。
　　 为了改善以PS为基体光散射材料表面硬度低、脆性大、易产生银纹和裂纹等缺陷，在制备的过程中加入丁苯橡胶(SBR)。本文深入研究了采用原位预聚法添加SBR改善PS/Pr-MMA光散射材料性能的制备。实验表明，Pr-MMA和SBR的同时加入对PS/Pr-MMA有机光散射材料的雾度和透光率这两个性能指标有加和效应；材料的雾度值随Pr-MMA和SBR添加量的增加呈现振荡变化；其透光率随Pr-MMA添加量的增加呈现振荡变化，但对SBR添加量的增加无明显反应。在实验的基础上，应用MATLAB对添加两种散射体时，相对折射率和散射体粒径对材料有效光散射性能的影响进行了模拟，理论模拟和实验结果高度吻合。但对此振荡变化现象的相关机理还需进一步研究。
　　 利用扫描电子显微镜、红外光谱手段对所制备有机光散射材料的结构及性能进行了表征。测试结果显示，PS/Pr-MMA有机光散射材料的断面呈现脆性断裂的特征；添加SBR后，断面呈现韧性断裂的特征，均匀分布有一些小孔洞和连续起伏的褶皱。红外测试分析表明，添加SBR后特征吸收峰的波数没有明显变化，但光吸收强度有所降低。
　　 综上所述，可以添加适量的Pr-MMA和SBR，采用原位预聚法制备具有良好透光性和雾度的PS/Pr-MMA有机光散射材料。总的来说，所得PS/Pr-MMA有机光散射材料无论透光率还是雾度均达到了较为理想的效果，具有良好的性能，为其应用于更广泛领域提供了可能。

目录

文摘

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符号说明

第一章 绪论

1.1 光散射材料概述

1.2 光散射材料的分类

1.3 光散射材料的制备方法

1.3.1 面散射材料的制备方法

1.3.2 体散射材料的制备方法

1.4 光散射材料的选用

1.4.1 基体材料的选用

1.4.2 散射体粒子的选用

1.5 光散射原理

1.5.1 光散射机理

1.5.2 光散射理论

1.5.3 聚合物材料产生光散射强度的近似计算

1.6 研究课题的提出

第二章 PS/PR-MMA有机光散射材料的制备

2.1 实验原理

2.1.1 自由基本体聚合反应的原理

2.1.2 自由基共聚合反应的原理

2.2 实验仪器

2.3 实验试剂

2.4 实验过程

2.4.1 原料的精制与纯化

2.4.2 PS/Pr-MMA有机光散射材料的制备

2.4.3 复合引发剂下PS/Pr-MMA光散射材料的制备

2.4.4 PMMA固体颗粒作光散射体粒子样品的制备

2.5 结果与讨论

2.5.1 样品制备过程中聚合反应速率的变化

2.5.2 样品光学性能测试研究

2.6 本章小结

第三章 添加SBRPS/Pr-MMA有机光散射材料的制备

3.1 添加SBR的原理

3.2 溶液的配制

3.3 添加SBRPS/PR-MMA样品的配制

3.4 添加SBRPS/PR-MMA样品的制备

3.5 添加SBRPS/PR-MMA样品制备的实验现象

3.6 结果与讨论

3.6.1 样品光学性能研究

3.6.2 样品微观形貌分析

3.6.3 样品FT-IR分析

3.7 本章结论

第四章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介

北京化工大学 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书