本文關(guān)鍵詞：白炭黑表面構(gòu)筑高分子刷及其應(yīng)用研究　出處：《西南科技大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：白炭黑作為性能優(yōu)良的補強填料,被廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠和涂料等諸多領(lǐng)域。在白炭黑表面構(gòu)筑高分子刷能使白炭黑粒子不僅具有無機粒子的高強高模特性,也具有高分子刷的柔順性,同時高分子刷中的活性官能團能夠賦予白炭黑粒子更多的功能性。本論文首先采用表面原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法(ATRP)在白炭黑表面構(gòu)筑了高分子刷,即在白炭黑表面分別接枝了兩種不同的聚合物,且將接枝了聚合物的白炭黑粒子作為填料,分別添加到聚氨酯泡沫和硅橡膠中制備了復(fù)合材料,并對復(fù)合材料的性能進行了研究。具體結(jié)果如下:(1)使用3-氨基丙基三乙氧基硅烷和溴異丁酰溴逐步對白炭黑表面進行了化學(xué)改性,使白炭黑表面接枝能夠引發(fā)ATRP的引發(fā)劑官能團,然后用其引發(fā)單體聚(乙二醇)甲基醚丙烯酸甲酯(PEGMA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)在白炭黑表面進行ATRP,分別得到SiO2-g-P(PEGMA)和SiO2-g-PMMA雜化粒子。分別采用紅外(FTIR)、X射線光電子能譜(XPS)、熱分析(TGA)和投射電鏡(TEM)對白炭黑表面的ATRP引發(fā)劑的結(jié)構(gòu)和形態(tài)進行了表征和分析,FTIR和XPS測試結(jié)果表明白炭黑表面成功接枝了ATRP引發(fā)劑官能團,TGA結(jié)果表明白炭黑表面引發(fā)劑的接枝密度為9.1 Br/nm2,TEM結(jié)果表明接枝引發(fā)劑官能團后白炭黑的團聚現(xiàn)象減弱。采用同樣的方法分析了白炭黑表面接枝聚合物的結(jié)構(gòu)和形態(tài),結(jié)果發(fā)現(xiàn)P(PEGMA)和PMMA成功接枝到了白炭黑表面,白炭黑團聚現(xiàn)象減弱。同時在不同的催化劑濃度、配體濃度、反應(yīng)時間及單體濃度下進行了單體PEGMA在白炭黑表面的ATRP,研究了催化劑濃度、配體濃度、反應(yīng)時間及單體濃度對白炭黑表面聚合物接枝量的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)單體、SiO2-Br、配體PMDETA、CuBr和CuBr2的物質(zhì)的量之比為100:1:1:1:0.2時,白炭黑表面聚合物的接枝量最多。(2)將不同含量的未改性的白炭黑和對應(yīng)的表面接枝有P(PEGMA)的白炭黑粒子作為填料,添加到聚氨酯材料中制備了聚氨酯泡沫材料,研究了白炭黑粒子接枝前后不同的填充量對聚氨酯泡沫材料的泡孔形態(tài)、熱性能及壓縮性能的影響。研究結(jié)果表明:當(dāng)填料含量為1wt%時,相對于未改性填料,表面接枝P(PEGMA)的白炭黑填充聚氨酯泡沫材料的平均孔徑減小了81 um,儲能模量提高了53.9%,比壓縮強度提高了7.9%。(3)將不同含量的未改性的白炭黑和表面接枝有PMMA的白炭黑粒子作為填料,添加到硅橡膠基體中制備復(fù)合材料,研究了白炭黑接枝前后不同的填充量在硅橡膠復(fù)合材料中的分散性及其對硅橡膠材料的硫化性能和力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明:當(dāng)填料添加量為10 wt%時,相比未改性填料,表面接枝PMMA后的白炭黑填充的未硫化硅橡膠剪切模量提高了15.6%,損耗模量提高了30.5%,流動黏度增加了1.2倍;硫化后硅橡膠儲能模量提高了20.9%,扭矩提高了19.7%,拉伸時斷裂伸長率提高了71.3%,證明了白炭黑表面的PMMA鏈參與了硅橡膠的硫化反應(yīng),PMMA鏈與硅橡膠分子鏈發(fā)生了纏結(jié),提高了硫化后硅橡膠的交聯(lián)度。
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB332
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本文編號：1314449