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本文采用了KH570和聚合物表面接枝方法对纳米二氧化钛进行表面修饰,讨论了处理中反应条件对二氧化钛表面接枝率的影响,同时对表面修饰的二氧化钛进行了表征,考察了表面修饰的二氧化钛在ABS中的应用,探讨了ABS/TiO2的力学性能、内部形态和抗老化性能。得到如下结论:
1.采用KH570表面修饰二氧化钛,制备出KH570/TiO2和KH570-g-TiO2。经FTIR分析,在1704cm-1处出现羰基的吸收峰,证实KH570包覆TiO2成功,得到KH570/TiO2,以及KH570化学键接到二氧化钛表面,得到KH570-g-TiO2。经TG分析,KH570/TiO2的包覆率约3.5％。取KH570用量为纳米二氧化钛用量的50％时,最佳工艺条件:KH570水解1小时,PH=4时,KH570-g-TiO2接枝率达4.5％。
2.利用KH570-g-TiO2表面的双键,引入甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯腈(AN)单体,进行乳液聚合制备TiO2-g-polymer。经1H-NMR和FTIR分析,粒子表面的接枝物为P(MMA-AN)共聚物,制备得到的粒子为TiO2-g-P(MMA-AN)。经DSC分析,TiO2-g-P(MMA-AN)的Tg约为95℃。采用不同,mTiO2:m单体总量、nMMA:nAN制备TiO2-g-P(MMA-AN),得到二氧化钛的表面接枝率大于17％。
3.采用TiO2原料、KH570/TiO2、KH570-g-TiO2、TiO2-g-P(MMA-AN)粒子制备ABS/TiO2复合材料。随着粒子用量的增加,ABS/TiO2的拉伸强度总体来说呈现先升后降的趋势,试样在粒子含量为1phr或1.5phr取得最大值。由TiO2原料制备的ABS/TiO2,随着TiO2成分的增加,冲击强度逐渐下降；而KH570和聚合物修饰TiO2制备的ABS/TiO2,其冲击强度总体来说随粒子含量的递增呈现先升后降的趋势,在粒子含量为0.5phr时达到峰值。
4.SEM观察ABS/TiO2的断面形貌,TiO2原料填充时,TiO2与ABS界面清晰,相容性不好,TiO2增加后,分散更密集,颗粒更大。经KH570修饰的TiO2作填充时,界面较模糊,相容性得到改善。TiO2-g-P(MMA-AN)作为填充时,TiO2在ABS中分散良好,相界面模糊。
5.考察了KH570-g-TiO2、TiO2-g-P(MMA-AN)对ABS/TiO2进行紫外光老化的影响:加入KH570-g-TiO2或TiO2-g-P(MMA-AN)的ABS/TiO2复合材料,20天紫外老化后拉伸强度保持较好,其冲击强度随着紫外光照时间的增加而递减,相对纯ABS试样,ABS/TiO2冲击强度的下降幅度延后。
6.考察了KH570-g-TiO2、TiO2-g-P(MMA-AN)对ABS/TiO2进行热氧老化的影响:随热氧老化时间的增加,试样表面发黄。加入KH570-g-TiO2或TiO2-g-P(MMA-AN)的ABS/TiO2拉伸强度在28天热氧老化后维持良好,而冲击强度下降幅度减少。