丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物-TiO2復(fù)合薄膜的制備、表征與性能研究.pdf

1、聚合物／TiO2納米復(fù)合材料作為一種新型功能材料,綜合了聚合物和納米TiO2兩者的優(yōu)異性能,在醫(yī)學(xué)、光電、涂料等領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。本文通過種子乳液聚合法制備了丙烯酸丁酯.苯乙烯.丙烯腈共聚物(BA-ST-AN,ASA),用溶液澆鑄方法制備了ASA薄膜和ASA／TiO2復(fù)合薄膜。研究了配比,熱處理溫度、時間等對薄膜紫外線屏蔽性能(紫外吸收性能),耐酸堿性能的影響。主要工作如下:
　　 1.利用丙烯酸丁酯,苯乙烯和丙烯腈為原料

2、,通過種子乳液聚合制得了PBA為核、SAN為殼的ASA接枝共聚物,并在普通玻璃表面得到柔軟透明狀A(yù)SA膜。利用正鈦酸四丁酯(TNBT),偶聯(lián)劑γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅(KH-570)為原料經(jīng)水解縮合生成KH-570-g-TiO2粒子。
　　 利用FT-IR、TEM、UV、TGA、SEM、激光粒度分析等檢測手段對ASA接枝共聚物及其薄膜、KH-570-g—TiO2粒子的微觀結(jié)構(gòu)、紫外吸收性能及熱性能進(jìn)行了研究。

3、　　 ASA接枝共聚物乳液粒子具有明顯的核殼結(jié)構(gòu),粒徑均勻,約為79.77nm,PBA核的平均粒徑為60nm左右,外層SAN殼的平均厚度為20nm。純ASA薄膜的紫外最大吸收波長(λmax)為334 nm,質(zhì)量殘留率為2.3％,外推起始分解溫度Tonset為355.6℃。
　　 用KH-570改性TiO2粒子,KH-570水解后的硅羥基與納米TiO2表面羥基縮合反應(yīng)形成了Ti-O-Si鍵。改性前的TiO2粒子呈球形,直徑約為6

4、0nm,因粒徑小,表面自由能高而團聚在一起,改性后的TiO2粒子粒徑較均勻,約為80nm左右,粒子分散均勻并未出現(xiàn)團聚。KH-570的改性提高了TiO2粒子的分散性和穩(wěn)定性。
　　 2.將ASA接枝共聚物與KH-570-g-TiO2粒子按照一定比例共混,在普通玻璃表面制得ASA／TiO2復(fù)合薄膜。用FT-IR、UV、TGA、SEM、酸堿性表征等檢測手段對其進(jìn)行了分析。
　　 改性TiO2粒子分散在ASA中,兩者進(jìn)行了共混

5、,但并未發(fā)生化學(xué)反應(yīng),有機無機相容性良好；KH-570對TiO2粒子表面的改性改善了有機無機相間的相容性；ASA／TiO2復(fù)合薄膜的紫外最大吸收波長(λmax)為326 nm左右,在波長小于400nm的紫外區(qū)吸收強度相比純ASA薄膜更大；ASA／TiO2復(fù)合薄膜經(jīng)過堿酸處理后透過率的增大幅度較ASA薄膜明顯減小,具有較好的耐酸堿性。
　　 3.研究了配比,熱處理溫度、時間等對ASA／TiO2復(fù)合薄膜的紫外屏蔽性能(紫外吸收性能)

6、、耐酸堿性能的影響。結(jié)果表明,復(fù)合薄膜無論處在哪一個波長,200nm,260nm還是360nm,它的紫外屏蔽性能均隨著TiO2的增加而提高(紫外吸收性能提高)；它的耐酸堿性能均隨著TiO2增加而提高,到一定程度時又逐漸下降；隨著熱處理溫度的升高,復(fù)合薄膜的紫外線屏蔽率起初下降,到一定程度又有所上升,而膜的耐酸堿性則是開始提高,一定程度后,轉(zhuǎn)而降低。復(fù)合薄膜在200℃熱處理時,隨著時間的延長,它的紫外線屏蔽率開始下降,隨即轉(zhuǎn)為上升,而耐酸