【碩士】聚苯乙烯空心微球及其復(fù)合材料的制備與研究

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　　【碩士】聚苯乙烯空心微球及其復(fù)合材料的制備與研究　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位：武漢理工大學(xué)　　學(xué)位年度：2009　　 中空微球能夠顯著降低基體材料密度，具有良好的隔音、隔熱、耐腐蝕性能；腔內(nèi)的空氣泡對光線具有較高的散射力，能夠提高涂層的遮蓋效果，被廣泛的應(yīng)用于航天材料、深潛材料、固體浮力材料、保溫材料、建筑材料、油漆涂料、化妝品、生物制藥等行業(yè)。聚合物中空微球作為新型中空微球材料，相比于無機(jī)質(zhì)復(fù)合微球，具有更低的密度和更高的抗壓強(qiáng)度，且使用過程中不易破裂，穩(wěn)定性優(yōu)異。目前，國內(nèi)外研究主要集中于有機(jī)質(zhì)復(fù)合微球的研究，但是采取聚合物包覆發(fā)泡劑的報道較少，主要是因?yàn)榘l(fā)泡劑偶氮二甲酰胺(AC)在溶液的分散性較差，在中空化聚合過程中極易發(fā)生團(tuán)聚。本實(shí)驗(yàn)致力于通過解決AC的分散性來制備聚合物中空微球復(fù)合材料?！　? 本文采用重結(jié)晶的方法，將AC溶于濃鹽酸中，再用氫氧化鈉中和，使納米級的AC分散于NaCl溶液中，結(jié)晶除去NaCl晶體，有效解決了AC在溶液中的分散問題。選用苯乙烯為反應(yīng)單體通過乳液聚合制備聚苯乙烯的種子乳液，在種子乳液中加入AC、二乙烯基苯進(jìn)行聚合，制備包覆AC的聚苯乙烯微球。將制備的微球進(jìn)行發(fā)泡后，填充到環(huán)氧樹脂中，固化得到聚苯乙烯空心微球復(fù)合材料。　　 通過對單體、乳化劑、引發(fā)劑、預(yù)乳液、交聯(lián)劑、發(fā)泡劑以及反應(yīng)過程中聚合溫度、反應(yīng)時間等方面的研究，分析各組分用量對乳液性能的影響，同時考察各因素對聚合物粒子形貌、粒徑大小及分布等方面的影響。確定了單體、乳化劑、引發(fā)劑、交聯(lián)劑和發(fā)泡劑的最佳配方以及聚合溫度、反應(yīng)時間的最佳參數(shù)值。最終以苯乙烯為反應(yīng)單體，引發(fā)劑過硫酸銨8％，油酸鈉與OP．10質(zhì)量比10：4，用量2．4％，制備種子乳液，再取50％的預(yù)乳液，加入AC發(fā)泡劑3 g，二乙烯基苯3．6％進(jìn)行聚合，制備出了平均粒徑為208nm的聚苯乙烯微球。將微球發(fā)泡制備空心微球，并且粒徑增長了約2．5倍?！　? 將所制備的聚苯乙烯空微球填充到環(huán)氧樹脂中，以三乙烯四胺為固化劑，制備環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。研究了空心微球加入量對復(fù)合材料密度、拉伸性能、沖擊性能、斷裂韌性、壓縮性能的影響，并得出聚苯乙烯空一心微球加入量為2．5％時，環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度64．45 MPa，沖擊強(qiáng)度13．4 l(J／m2，KIc為1．673MPa／m2，壓縮強(qiáng)度14．14 MPa，各項(xiàng)力學(xué)性能均得到了不同程度的提高?！　? 本文重點(diǎn)解決AC在溶液中分散性較差的問題，確定了制備聚合物中空微球的工藝。筆者制備的聚苯乙烯空心微球復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能、使用性能和功能性能?！　?

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