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无机介孔材料作为聚合物的增强剂是目前新的研究热点。本文基于介孔材料高比表面积、有序孔道、均匀孔径分布特征,探索在介孔材料存在下进行原位乳液聚合反应,并对其进行有机化改性,研究介孔材料结构、表面特性和颗粒尺寸对乳液聚合单体转化率、聚合稳定性、乳液的粒径及其分布的影响,进一步研究上述因素对所得聚合物复合材料力学性能、热学性能的影响,为新型聚合物介孔复合乳液和聚合物介孔复合材料的提供理论依据。主要研究内容和结果如下：
⑴采用原位乳液聚合法制备了聚苯乙烯(PS)／SBA-15介孔复合材料,研究了不同用量SBA-15对PS／SBA-15介孔复合材料性能的影响。采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、热重分析、动态力学等方法对所制备复合材料的相结构、表面化学组成、形貌、热稳定性和力学性能进行了分析和表征。研究结果表明,成功制得了PS／SBA-15介孔复合材料;以乳液聚合法制备的PS／SBA-15复合材料均有较高的单体转化率和粘度、较低的凝聚率及均匀的粒径分布。SBA-15用量为5％的复合材料中SBA-15均匀地分散在聚苯乙烯基体中,而10％的复合材料中发生了较为明显的凝聚现象。与纯聚苯乙烯相比,PS／SBA-15复合材料储能模量明显增大,热稳定性提高,玻璃化温度升高。
⑵采用原位乳液聚合法制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)／SBA-15介孔复合材料,研究了不同用量介孔硅SBA-15对PMMA／SBA-15介孔复合材料性能的影响。以原位乳液聚合法制备的PMMA／SBA-15复合材料具有较高的单体转化率和固体含量,随着SBA-15用量的增加,聚合过程中凝聚率增大、粘度减小,乳液具有较大的粒径及更宽的粒径分布。PMMA／SBA-15复合材料储能模量和杨氏模量明显增大,且在SBA-15用量为2.5％时复合材料模量最高。随着SBA—15用量增加,复合材料玻璃化温度提高,但热稳定没有明显变化。
⑶采用间歇式原位乳液聚合法以及固-固(SBA-15粉体+PMMA粉体)、固-液(SBA-15粉体+PMMA乳液)、液-液(SBA-15水分散液+PMMA乳液)三种不同的混合方法将PMMA与介孔分子筛SBA-15混合制备PMMA／SBA-15介孔复合材料(介孔材料相对于聚合物用量为2.5％),研究上述几种方法对PMMA／SBA-15介孔复合材料性能的影响。结果表明,成功制得了PMMA／SBA-15介孔复合材料；与纯PMMA相比,PMMA／SBA-15复合材料热稳定性没有明显得到提高,采用间歇式原位乳液聚合法所制备的复合材料玻璃化温度提高了8℃,储能模量增大较明显,拉伸强度最高；三种混合方法中,固-固、固-液混合制得的复合材料性能相差不大,且都比液-液混合制得的复合材料好。
⑷首先用不同硅烷偶联剂(KH-151、,KH-560、,KH-570和,KH-792)改性介孔分子筛SBA-15,,后采用间歇式原位乳液聚合法制备M-SBA-15／PS介孔复合材料(M-SBA-15相对于聚合物用量为2.5％),研究不同硅烷偶联剂改性SBA-15对SBA-15／PS介孔复合材料性能的影响。结果表明:成功制得了M-SBA-15与M-SBA-15／PS复合材料。与SBA-15／PS相比,M-SBA-15／PS复合材料热稳定性没有明显提高,拉伸强度亦无明显增强,而储能模量降低较为明显。