本文研究了乳液聚合法制備不同粒徑的聚苯乙烯(PS)填料粒子的實驗方法,對填料粒子的粒徑分布和形貌進行了表征。利用乳液絮凝法制備出聚苯乙烯填料粒子填充丁苯橡膠(SBR)復(fù)合材料。對其斷面形貌、靜態(tài)和動態(tài)力學(xué)性能進行了表征,并對聚合物粒子補強丁苯橡膠機的理進行了研究。開展工作如下:1、通過乳液聚合法和無皂乳液聚合法制備出了納米、亞微米交聯(lián)聚苯乙烯填料粒子,利用掃描電鏡和激光粒度分儀對粒子的形貌和粒徑進行了分析表征。實驗結(jié)果表明納米和亞微米填料粒子的形貌為規(guī)則球形、粒徑分別為25±5nm和150±20 nm,粒子呈現(xiàn)良好的單分散分布。2、利用乳液共混法制備出了聚苯乙烯粒子填充丁苯橡膠納米復(fù)合材料、亞微米復(fù)合材料和混合粒子復(fù)合材料。掃描電鏡斷面圖像表明納米、亞微米填料粒子在丁苯橡膠基體中均具有較好的分散性,納米粒子沒有出現(xiàn)明顯的團聚現(xiàn)象�？疾炝颂盍狭Ｗ恿胶吞畛浞輸�(shù)的因素對復(fù)合材料靜態(tài)力學(xué)性能的影響,當(dāng)填充30份納米粒子時復(fù)合材料具有最大拉伸強度為13.2 MPa,斷裂伸長率為580%,計算得到此時粒子的平均間距為10 nm。動態(tài)力學(xué)測試表明納米復(fù)合材料在常溫區(qū)間內(nèi)具有最大儲能模量為5×107 Pa、對應(yīng)損耗角峰值為0.6;考察了填料粒徑、填充份數(shù)和溫度因素對復(fù)合材料Payne效應(yīng)的影響,隨著納米PS粒子的填充份數(shù)從5份增加到30份,復(fù)合材料的臨界應(yīng)變從10.8%下降到了2.6%。填充30份填料時納米復(fù)合材料具有最大初始儲能模量為2.5×107 Pa。而亞微米復(fù)合材料的初始儲能模量較低,其模量平臺在較大的應(yīng)變區(qū)間內(nèi)仍保持穩(wěn)定,填充份數(shù)對臨界應(yīng)變沒有明顯影響。在變溫Payne效應(yīng)測試中,納米復(fù)合材料的初始儲能模量從20 oC時的2.5×107 Pa下降到100 oC時的1.2×107Pa。原子力顯微鏡測試表明復(fù)合材料初始儲能模量下降是由于高溫區(qū)間內(nèi)結(jié)合膠結(jié)合層厚度的減小所導(dǎo)致的。3、利用間歇式乳液聚合方法制備了聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸縮水甘油酯(PS-PGMA)納米粒子,對填料粒子的粒度、結(jié)構(gòu)和形貌進行了表征。隨著PGMA組份的增加,粒子粒徑從25 nm增加到32 nm,形貌均為規(guī)則球型。利用乳液共混法制備出PS-PGMA粒子填充丁苯橡膠復(fù)合材料。斷面形貌分析表明隨著PGMA組份的增加,填料粒子在丁苯橡膠中形成的的團聚體尺寸及團聚程度逐漸增大。復(fù)合材料的拉伸強度和斷裂伸長率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。動態(tài)拉伸測試表明PGMA增加了復(fù)合材料的Payne效應(yīng),初始儲能模量隨著PGMA組份的增加而逐漸下降。實驗探究了填料粒子的極性因素對復(fù)合材料填充形貌以及力學(xué)性能的影響,并預(yù)測PGMA組份可能更適用于改性極性聚合物基體。
【學(xué)位單位】：寧波大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TB33
【部分圖文】：

min 后通過恒壓滴液漏斗逐滴加入 40 ml 引發(fā)劑過硫酸鉀（簡稱 KPS）的水溶液（KPS 含量 0.5 %），持續(xù)攪拌反應(yīng) 5 h，得到納米 PS 粒子的乳液。圖3.1 聚苯乙烯粒子乳液聚合示意圖Fig. 3.1 Emulsion polymerization of PS亞微米 PS 粒子的制備過程中不需要加入乳化劑 SDS，為無皂乳液聚合反應(yīng)，其他制備過程均與納米 PS 粒子相同。

圖 3.3 納米、亞微米聚苯乙烯粒子掃描電鏡分析圖譜Fig.3.3 SEM image of Micro PS and Nano PS3.3 PS 填料粒子紅外表征PS Fillers2981149369814497573025

4.3 復(fù)合材料斷面形貌表征(a) (b) (c)圖4.1(a) 30 份納米聚苯乙烯粒子填充丁苯橡膠復(fù)合材料, Fig. 4.1(a)SEM images of SBR compositesfilledwith 30 phr PS Nanofillers；圖 4.1(b)15 份納米聚苯乙烯粒子和15 份亞微米聚苯乙烯粒子填充丁苯橡膠復(fù)合材料, Fig. 4.1 (b) SEMimages of SBR composites filled with 15 phr Nanofillers and 15 phr Microfillers;圖 4.1(c)30 份亞微米聚苯乙烯粒子填充聚苯乙烯復(fù)合材料, Fig. 4.1(c) SEM images of the SBR compositesfilled with 30 phr PS Microfillers.圖4.2 填充不同PS 粒子的復(fù)合材料模型示意圖Fig

【參考文獻】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 陸秋宇;PI鏈修飾納米PS微球的制備及其填充橡膠復(fù)合材料的研究[D];北京化工大學(xué);2010年

本文編號：2829339