论文部分内容阅读
溶胶-凝胶法是制备杂化材料的有效途径。杂化材料综合了有机材料的优点(韧性好、重量轻、耐冲击、易加工等)和无机材料的优点(高硬度、抗腐蚀、热稳定性、光学性能等)。因此，杂化材料受到了科学界越来越广泛的关注，并在许多领域已得到较好的应用。．溶胶．凝胶法使用的无机前驱体一般是硅／金属的醇盐(M(OCnH2n+1)Z，其中M=Si，Ti，Al，Sn，Zr，etc．)。在已有的有机．无机纳米复合材料研究中，无机相一般为Si02和Ti02，而A1203因其前驱体金属醇盐的反应活性很大，较少涉及。
在本课题中，以仲丁醇铝为A1203前驱体，采用溶胶．凝胶方法制备了三种丙烯酸树脂／A1203杂化材料，即羧基官能化丙烯酸树脂／A1203杂化材料、共混法制备硅烷氧基官能化丙烯酸树脂／A1203杂化材料和原位法制备硅烷氧基官能化丙烯酸树脂／A1203杂化材料。通过X．射线散射(SAXS)、原子力显微镜(AFM)、热失重(TGA)、差热分析(DSC)以及纳米压痕法等表征了杂化材料的结构和性能。
通过将合成好的羧基官能化丙烯酸树脂与预水解的A1203溶胶直接共混的方法制备了羧基官能化丙烯酸树脂／A1203杂化材料。所得到的杂化材料高度均匀。与纯的丙烯酸树脂相比，加入极少量的A1203就可明显改善杂化材料的储能模量、Tg、拉伸强度、拉伸模量和热稳定性，但在实验范围内，A1203含量、或溶胶制备过程中乙酰乙酸乙酯(EAA)含量和水解温度对杂化材料的机械性能和稳定性影响不大。随着丙烯酸树脂中甲基丙烯酸(MAA)含量的提高，杂化材料的机械性能提高，这是由于杂化材料交联密度随着MAA含量的增加而增大。
采用将硅烷氧基官能化丙烯酸树脂与预水解的A1203溶胶共混的方法制备了硅烷氧基官能化丙烯酸树脂／A1203杂化材料。考察了A1203溶胶制备过程中EAA的含量、催化剂的种类和水含量的变化对杂化材料结构和性能的影响。结果发现，所得杂化材料均匀透明，无机A1203在其中是具有质量分形的三维网络结构。用该法在丙烯酸树脂添加入A1203后，涂层热学性能和力学性能均明显提高。EAA的含量、催化剂的种类和水含量的变化对杂化材料结构和性能也有显著的影响。
进一步采用溶胶一凝胶原位生成法(即仲丁醇先与丙烯酸树脂混合再水解的方法)制备了高度均匀的硅烷氧基官能化丙烯酸树脂／A1203杂化材料。考察了A1203含量、溶胶的制备条件(螯合剂的用量、催化剂的应用和水的用量)对杂化涂层的结构和热学、力学等性能的影响。随着A1203含量的增加、螯合剂用量的减少、催化剂的应用以及水用量的增加，杂化涂层的各种性能均提高。与羧基官能化丙烯酸树脂相比，采用硅烷氧基丙烯酸树脂能得到更高A1203含量的杂化材料。