介孔二氧化硅(SiO2)材料具有很高的热稳定性和水热稳定性,较高的比表面积,同时还具有在纳米范围内规则排列且可调的孔道结构,这些优势使其在光、电、磁等领域有着广阔的应用前景。制备纳米介孔SiO2/聚合物复合材料是纳米介孔SiO2材料的一个重要应用方面,纳米粒子的表面效应、体积效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应及其具有的许多优异特性,使得纳米粒子填充在聚合物中不仅能提高材料的各方面性能,还能赋予聚合物新的功能。 本论文主要以纳米介孔SiO2材料的合成、性能分析和应用为研究对象,采用复合模板法制备了一系列纳米介孔SiO2材料。在此基础上制备了纳米介孔SiO2/PMMA复合材料和复合光学薄膜,并对其结构和性能进行了研究。 首先,在温和碱性条件下,使用混合有机模板剂,以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,制备得到粒径在60～500 nm可调,外观形貌良好、比表面积大、同时具有有序孔道结构的介孔SiO2微球。研究表明,适当比例的复合模板剂和适当的反应温度、搅拌速度及pH值有利于形成球形的、粒径均一、介孔孔道规则的介孔SiO2材料。 其次,对SiO2进行表面烷基化处理后,通过无皂乳液聚合制得纳米介孔SiO2/PMMA复合材料。讨论了引发剂用量的影响,并使用FTIR、XRD、TEM、SEM、TG、DSC、BET等仪器对复合材料的性能进行了研究。研究发现,复合材料仍保持着良好的形貌和较为有序的孔道结构、较高的比表面积,分散性也得到较大改善。 再次,采用匀胶镀膜法制备了纳米介孔SiO2/PMMA复合光学薄膜,并着重研究其光学、热学性能。结果表明,纳米介孔SiO2含量较低时(2～6％),随着SiO2含量的增大,复合薄膜在低波长范围内的透射率有所提高。但纳米介孔SiO2含量大于6％时,由于纳米介孔SiO2对280～800 nm波长范围的光具有较强的反射性能,其加入量越大则这种反射性能越强,并且纳米SiO2添加量过多时也会造成在复合体系中的少量团聚现象,结果导致纳米介孔SiO2/PMMA复合薄膜的透光率明显降低。所以纳米介孔SiO2的添加量适中时才能有效改善复合薄膜材料的透光性能。此外,随着SiO2加入量的提高,纳米介孔SiO2/PMMA复合薄膜的热分解温度也随之有所提高,纳米介孔SiO2的介入使得复合薄膜的耐热性增加,热稳定性提高。