聚甲基丙烯酸甲酯磷钛酸盐纳米复合材料的制备及热稳定性研究无机化学专业论文.docxVIP

优秀毕业论文 精品参考文献资料 摘要摘要 摘要 摘要 聚合物／无机物纳米复合材料结合了无机化合物的刚性、尺寸形貌和热稳定 性与聚合物的可加工性和韧性等优点，有着优异的热稳定性、气体阻隔性等，已 成为材料科学研究的前沿。本论文以改善聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的热稳定 性为目标，制备了几种含羟基的不同磷酸盐和钛酸盐，并通过原位聚合法将其分 别引入PMMA基体。研究其对PMMA热性能的影响，并通过相关测试分析了影 响复合材料热性能的机理。为进一步研究PMM～无机物纳米复合材料的制备和 应用提供了一定的理论和实验依据。具体研究内容如下： 第一，通过水热合成法制备了结晶良好，形貌统一的羟基磷灰石纳米棒 (HANR)，并通过原位聚合法将其引入PMMA基体。通过分析复合材料的结 构形貌、热稳定性和燃烧性能，发现纳米棒在PMMA基体中分散均匀，且与基 体间相容性良好，足量的HANR可以显著地提高PMMA材料的热稳定性，且热 解后残炭量明显增加。燃烧性能变化趋势与热稳定性相同。对PMMA以及PMMA 基复合材料热解后的残炭的分析结果显示，添加纳米棒后复合材料残炭中有石墨 碳。因此，推测HANR改善PMMA复合材料的热稳定性和燃烧性能的原因可能 是当PMMA链式解聚时，HANR阻止了部分自由基的转移，使得部分未完全解 聚的PMMA形成石墨碳。由于石墨碳的产生和纳米棒与基体间良好的相互作用 有利于形成连续而致密的稳定炭层。因此，热解中热量的传播被抑制，并最终导 致了材料热稳定性和燃烧性能的提高。 第二，以锐钛矿二氧化钛为原料，经过优化的反应条件水热合成了长径比较 小的钛酸盐纳米管，对其结构形貌表征证实纳米管的形貌清晰、纯度高、尺寸统 一，且表面存在大量羟基。高温下易脱水并转化为锐钛矿二氧化钛纳米管。通过 原位聚合法将纳米管与PMMA复合得到分散较好的纳米复合材料。对复合材料 的热性能进行测试，并分析了PMMA以及PMMA复合材料热解过程中产生的可 挥发性产物。实验结果表明仅在添加适量的钛酸盐纳米管时，复合材料的热稳定 性显著地提高。复合材料的玻璃化转变温度Tg也有较大程度的提高，说明聚合 物链段的运动被限制，证明纳米管的存在导致了聚合物形成网络结构且有利于热 性能的改善。此外与纯PMMA不同，复合材料热解后期产生了二氧化碳且气态 产物挥发量显著减少，这可能是纳米管对PMMA解离中产生的游离基的吸附作 用导致，这种吸附作用阻碍了PMMA的链式解聚从而减少了热解中热量的传播。 第三，通过水热合成法制备了簇状的磷酸锌纳米棒。并通过改变水热反应条 件和添加聚乙烯吡咯烷酮控制晶体的形貌，得到了无定形磷酸锌等几种相关的过 I 摘要渡态磷酸锌。通过对几种产物结构形貌的分析，初步认为本实验中一维形貌纳米 摘要 渡态磷酸锌。通过对几种产物结构形貌的分析，初步认为本实验中一维形貌纳米 棒的形成是磷酸锌微晶定向团聚的结果。此外，以在PMMA中分散性较好的无 定形四水合磷酸锌ZnP．D作为填料，通过原位聚合法制备了PMMA／ZnP复合材 料。复合材料热稳定性的分析结果显示，较少含量无定形四水合磷酸锌的加入即 可使PMMA复合材料的热稳定性明显提高，且增加无机相的含量，复合材料的 热稳定性随之增加。 关键词：聚甲基丙烯酸甲酯磷酸盐钛酸盐纳米复合材料热稳定性 II ABSTRACTCompared ABSTRACT Compared with conventional materials，polymer／inorganic compound nanocomposites is becoming the focus of research．They have excellent properties such as high thermal stability and gas barrier properties due to the combination of the rigidity,dimensional and thermal stability of inorganic component with the processing and toughness of polymer．In order to improve the thermal stability of poly(methyl methacrylate)(PMMA)，different phosphates and titanate with the hydroxyl group were synthesized and incorporated into PMMA with in situ polymerization in this thesis．The relationships betwee