白炭黑表面構筑高分子刷及其應用研究.pdf

1、白炭黑作為性能優(yōu)良的補強填料，被廣泛應用于塑料、橡膠和涂料等諸多領域。在白炭黑表面構筑高分子刷能使白炭黑粒子不僅具有無機粒子的高強高模特性，也具有高分子刷的柔順性，同時高分子刷中的活性官能團能夠賦予白炭黑粒子更多的功能性。本論文首先采用表面原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法(ATRP)在白炭黑表面構筑了高分子刷，即在白炭黑表面分別接枝了兩種不同的聚合物，且將接枝了聚合物的白炭黑粒子作為填料，分別添加到聚氨酯泡沫和硅橡膠中制備了復合材料，并對復合材料的

2、性能進行了研究。具體結果如下：
　?。?）使用3-氨基丙基三乙氧基硅烷和溴異丁酰溴逐步對白炭黑表面進行了化學改性，使白炭黑表面接枝能夠引發(fā)ATRP的引發(fā)劑官能團，然后用其引發(fā)單體聚(乙二醇)甲基醚丙烯酸甲酯(PEGMA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)在白炭黑表面進行ATRP，分別得到SiO2-g-P(PEGMA)和SiO2-g-PMMA雜化粒子。分別采用紅外(FTIR)、X射線光電子能譜(XPS)、熱分析(TGA)和投射電鏡(TEM)

3、對白炭黑表面的ATRP引發(fā)劑的結構和形態(tài)進行了表征和分析，F(xiàn)TIR和XPS測試結果表明白炭黑表面成功接枝了ATRP引發(fā)劑官能團，TGA結果表明白炭黑表面引發(fā)劑的接枝密度為9.1 Br/nm2，TEM結果表明接枝引發(fā)劑官能團后白炭黑的團聚現(xiàn)象減弱。采用同樣的方法分析了白炭黑表面接枝聚合物的結構和形態(tài)，結果發(fā)現(xiàn)P(PEGMA)和PMMA成功接枝到了白炭黑表面，白炭黑團聚現(xiàn)象減弱。同時在不同的催化劑濃度、配體濃度、反應時間及單體濃度下進行了單

4、體PEGMA在白炭黑表面的ATRP，研究了催化劑濃度、配體濃度、反應時間及單體濃度對白炭黑表面聚合物接枝量的影響，結果發(fā)現(xiàn)當單體、SiO2-Br、配體PMDETA、CuBr和CuBr2的物質(zhì)的量之比為100:1:1:1:0.2時，白炭黑表面聚合物的接枝量最多。
　?。?）將不同含量的未改性的白炭黑和對應的表面接枝有P(PEGMA)的白炭黑粒子作為填料，添加到聚氨酯材料中制備了聚氨酯泡沫材料，研究了白炭黑粒子接枝前后不同的填充量對聚

5、氨酯泡沫材料的泡孔形態(tài)、熱性能及壓縮性能的影響。研究結果表明：當填料含量為1wt％時，相對于未改性填料，表面接枝P(PEGMA)的白炭黑填充聚氨酯泡沫材料的平均孔徑減小了81 um，儲能模量提高了53.9%，比壓縮強度提高了7.9%。
　?。?）將不同含量的未改性的白炭黑和表面接枝有PMMA的白炭黑粒子作為填料，添加到硅橡膠基體中制備復合材料，研究了白炭黑接枝前后不同的填充量在硅橡膠復合材料中的分散性及其對硅橡膠材料的硫化性能和力