论文部分内容阅读
本课题的主要目的是通过溶胶-凝胶法制备TiO2/PMMA纳米复合材料,并对相关技术进行了研究。这种复合材料具有很多优点,在保持了PMMA的高透光性、高柔性和可加工性的同时,纳米二氧化钛纳米粒子的引入不仅使材料具备了抗紫外线辐照性,而且提高了材料的热稳定性和力学强度。为了使TiO2/PMMA纳米复合材料的性能有更好的表现,纳米粒子在聚合物中的粒径应该较小,且保持一个较好的分散性。从这一目的出发,我们主要从两方面来着手研究：一是PMMA的相对分子质量；二是溶胶在树脂中的含量。为此,通过悬浮聚合法制备了不同分子量的PMMA,以及溶胶-凝胶法制备了二氧化钛溶胶,并通过一定手段将二者复合,制备了多种TiO2/PMMA纳米复合材料。最后对其进行多种手段的表征分析以证明制备方法的可行性及考察复合材料的性能。本文首先研究了悬浮聚合法制备PMMA的工艺,并用乌氏粘度计法对样品进行分子量的测定,对不同的工艺参数的研究表明：分散剂采用MgCO3的效果比较好,后处理过程比较方便；当引发剂的浓度较小时,可以得到较大分子量的PMMA,但反应速度比较慢；提高反应温度有利于反应的进行,反应温度较高,得到的PMMA相对分子量较低；单体浓度的提高可以加快反应速度,但如果浓度过大会产生大量反应热,对分子量有不利影响。根据以上结论,我们制备出了不同分子量的PMMA。第二,本文描述了制备TiO2/PMMA纳米复合材料的实验方法,通过溶胶-凝胶法制备了TiO2溶胶,与聚甲基丙烯酸甲酯进行杂化处理制得了TiO2/PMMA纳米复合材料。通过将不同量的溶胶与几种不同相对分子质量的PMMA进行复合,得到多种样品：在37.3万分子量的PMMA中分别混入了0.5%、1%、1.5%、2%、3%wt的二氧化钛溶胶,在58.3万和72.4万分子量的PMMA中各混入1%wt的二氧化钛溶胶。最后本文对以上复合材料进行了表征分析,通过透射电镜(TEM)、红外光谱(FTIR)、紫外—可见光谱(UV-Vis)、热失重(TGA)等,分析研究了TiO2/PMMA纳米复合材料的微观形态、分子结构、紫外吸收性和热稳定性的情况,从而由溶胶含量、PMMA摩尔质量等不同因素对复合材料性质产生的影响作出了解释,结果表明当溶胶含量为1%、PMMA的相对分子量较低(37.3万)时,TiO2微粒在聚合物中的分散性较好,粒径较均一,TiO2的加入使得材料的抗紫外线性、热稳定性和力学强度与纯PMMA相比都有所提高。