【碩士】一種大分子表面改性劑的設(shè)計

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　　【碩士】一種大分子表面改性劑的設(shè)計　　授予學位：碩士　　學位授予單位：安徽大學　　學位年度：2010　　聚合物基納米復合材料要實現(xiàn)規(guī)?；捎谩笆諗糠ā眮砀男约{米粒子是相對簡單、有效的一種方法。即針對復合體系組分的結(jié)構(gòu)與性能先設(shè)計、合成大分子表面改性劑，通過改性劑大分子結(jié)構(gòu)中的反應(yīng)性官能團與無機納米粒子表面活性基團的反應(yīng)，實現(xiàn)對納米粒子的表面改性與修飾，再將修飾后的納米粒子添加到復合體系中的聚合物中，改善其性能或賦予其特殊功能?！　? 本文設(shè)計、合成了一種新型的一端接反應(yīng)性官能團大分子表面改性劑。這種大分子表面改性劑同其他改性大分子表面改性劑相比，在具有較好改性效果的同時，可以大幅降低原料成本。本論文將這種一端接活性基團的改性大分子改性了多種陶瓷納米粉體并填充到聚氨酯（PU）中，對聚氨酯納米復合材料的性能進行了研究,主要包括以下四個部分：　　第一章是緒論。通過文獻調(diào)研，主要介紹了聚合物基納米復合材料的研究現(xiàn)狀、無機納米粒子表面改性的研究進展及聚氨酯納米復合材料的的研究現(xiàn)狀等，最后提出了本課題的設(shè)計思路?！　? 第二章是介紹了二步法合成出一端接反應(yīng)性官能團的聚丙烯酸酯低聚物。首先以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)為單體，巰基乙醇（2-ME）為鏈轉(zhuǎn)移劑，低濃度的偶氮二異丁腈(AIBN) 為引發(fā)劑，在110℃ 將按n(MMA):n(BA):n(2-ME):n(AIBN)=500:500:25:1 配制的溶液在2.5h 內(nèi)滴加到甲苯中，反應(yīng)4h，得到多分散系數(shù)（ Mw/Mn ）=1.8、一端帶羥基的聚丙烯酸酯低聚物(MMA)m (BA)n OH；再加入甲苯-2,4-二異氰酸酯（TDI）或馬來酸酐（MAH）與其端羥基反應(yīng)，合成出一端接-NCO 的聚丙烯酸酯低聚物(MMA)m (BA)n NCO和一端接-COOH 的(MMA)m (BA)n COOH。低聚物應(yīng)用FTIR、1H NMR、13C NMR、GPC、DSC 及TGA 等對其結(jié)構(gòu)與熱性能進行了表征。結(jié)果表明，產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)符合預(yù)先的分子設(shè)計，即一端接有反應(yīng)性官能團-NCO 或-COOH，數(shù)均分子量Mn 在4500 左右，DSC 顯示合成的低聚物只有一個Tg, TGA測出其主要熱失重在300～450℃。　　第三章用合成的大分子改性劑(MMA)m (BA)n NCO分別對納米氮化硅（Si3N4）、納米二氧化硅（SiO2）及納米碳酸鈣（CaCO3）進行了表面改性實驗。通過沉降實驗、粒徑分析、透射電鏡（ TEM）表明處理后的納米粒子的團聚現(xiàn)象明顯減小，在有機溶劑中分散均勻，有效阻止了納米粉體的團聚；FTIR、掃描電鏡（SEM）表明大分子改性劑與納米粒子進行了化學鍵合，在其表面包覆了一層大分子有機層，并通過TGA 分析出大分子改性劑與納米粒子發(fā)生化學包覆的百分比；通過接觸角分析，結(jié)果表明改性納米粒子親水性降低、親油性增加。另外通過硬脂酸對納米CaCO3 表面進行改性，表明其改性效果較(MMA)m (BA)n NCO好?！　〉谒恼陆榻B了改性后的納米粒子填充聚氨酯中制備納米聚氨酯復合材料。采(MMA)m (BA)n NCO改性的納米SiO2 填充到PU 合成革中，硬脂酸改性的納米CaCO3 分別填充到PU 合成革及PU 微發(fā)泡鞋底料中，分別研究了它們的基本物理力學性能、耐磨性能等。結(jié)果表明，當改性納米SiO2 的添加量為0.3～0.5%時，PU 合成革的力學性能有顯著提高，改性納米CaCO3 以3.1～6.2%的添加量填充到PU 微發(fā)泡鞋底料中，在不影響其基本性能的前提下，可以較大幅度地降低生產(chǎn)成本?！　?

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