纳米SiO_2填充PMMA/PS复合物共连续范围的研究

采用流变法、抽提法以及扫描电镜3种表征方法研究了亲水性纳米二氧化硅粒子SiO2填充对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/聚苯乙烯(PS)不相容体系共连续范围的影响.对于未填充PMMA/PS体系,3种方法测得的共连续范围基本一致.而对于粒子填充体系,SEM与溶剂抽提法均表明随着粒子含量的增加,体系的共连续范围变宽,这是由于亲水性SiO2粒子选择性填充在极性PMMA相中,导致PMMA相的熔体粘度和弹性均有大幅提高,从而减缓了破坏共连续结构的纤维断裂或回缩等松弛过程.与SEM法和溶剂抽提法相反,流变法测得的共连续范围随粒子含量增加明显变窄,这主要是因为加入SiO2粒子后,PMMA/PS体系的弹性模量和黏度大大提高(加入7vol%的SiO2后分别增加近50倍和5倍),导致填充试样在装样和设定间距之后需要更长的松弛时间才能开始流变测试.试样在测试前长时间处于高温熔体状态时,其共连续结构很容易在界面张力的驱动下发生粗化和破碎,所以得到的共连续反而变窄.SEM和溶剂抽提法比流变法更适合用来判断粒子填充PMMA/PS体系特别是其高填充体系的共连续范围.     

Fe3O4/聚苯乙烯纳米复合材料的结构与性能

采用油酸(OA)表面改性的粒径均一的Fe3O4纳米粒子(OA-Fe3O4)与工业化聚苯乙烯(PS)通过溶液共混挥发干燥方法得到了具有超顺磁性的OA-Fe3O4/PS纳米复合材料.透射电子显微镜表征结果表明,在OA-Fe3O4质量分数为1%~10%时,OA-Fe3O4纳米粒子均匀分散在PS聚合物基体中.示差扫描量热分析表明,随着纳米粒子加入量的增加,纳米复合材料的玻璃化转变温度逐渐降低.热失重分析表明,OA-Fe3O4的存在显著提高了PS在空气条件下的热稳定性.流变分析表明,随着纳米粒子加入量的增加(0~10%),复合材料黏度逐渐降低.进一步研究了分子量双峰分布的PS与OA-Fe3O4纳米复合体系的流变行为,结果表明,当PS基体的平均分子量大于临界缠结分子量,且填充的纳米粒子的半径小于双峰分布PS的均方旋转半径时,加入纳米粒子仍然导致体系的复合黏度降低.     

细乳液聚合制备接枝纳米粒子及其在聚合物基体中的空间分布调控

采用细乳液聚合制备了不同接枝链长度和密度的聚苯乙烯接枝二氧化硅纳米复合粒子(Si O2-PS).利用傅里叶红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、示差扫描量热(DSC)、热失重(TGA)与凝胶渗透色谱仪(GPC)考察了Si O2-PS粒子接枝结构特征.采用TEM研究了接枝链聚合度(N)和接枝密度(σ)对Si O2-PS填充PS体系纳米粒子空间分布的影响规律.结果显示,N基本不变,σ越高,纳米粒子越易均匀分散;而接枝链过长易使长链相互缠结,起到反浸润作用,粒子聚集,不利于均匀分散.纳米粒子热力学稳定分散状态仅与N、σ有关,与粒径无关.通过调控N和σ可得到特定的纳米粒子分散形貌.对比考察了Si O2-PS填充聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)体系结果,揭示了接枝链与基体分子链相容性对纳米粒子空间分布的贡献.     

交联核壳结构PBA/PS和PBA/PMMA纳米微球的制备与应用

考察了聚丙烯酸丁酯/聚苯乙烯(PBA/PS)以及聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯(PBA/PMMA)交联核壳结构纳米高分子微球的制备方法,并对其在尼龙复合材料中的应用进行了初步研究.结果表明,通过交联剂的引入使粒子核层和壳层内部均形成了高度交联的结构,可以限制亲水性较小的聚苯乙烯(PS)壳层向粒子内部迁移的趋势;制备出的微球平均粒径为40~50 nm,粒径分布很窄.采用饥饿态加料方式加入第二单体不仅可以使微球具有较高的产率和凝胶率,而且可以使其具有更理想的核壳结构和更窄的粒径分布.此外,将合成出的PBA/PMMA核壳粒子对尼龙6基体进行复合的结果表明,由于该微球表面与尼龙6基体之间具有较强的界面相互作用且微球具有较大的形变能力,可以在基体中形成良好的分散,在保持材料强度的同时有效地提高了其刚性和韧性.     

气相生长碳纤维填充聚苯乙烯的熔体动态流变行为

采用修正的两相模型讨论加工条件对不同体积分数(ψ=0～0.05)气相纳米碳纤维(VGCF)填充聚苯乙烯(PS)熔体(200℃)频率(ω)依赖性动态流变的影响.与弱剪切条件(190℃;30 r/min-5 min)下所制备的材料相比,VGCF在强剪切条件(190℃;120 r/min-10 min)下所制备材料中分散均匀,“粒子相”应变放大因子A,(ψ)较低,而松弛指数n较高.将应变(γ)依赖性G″(ω,ψ)应变放大因子A,(ψ,γ)与“粒子相”特征模量G″fψ(,γc),G″f(ψ,γc)引入两相模型,讨论加工条件对γ依赖性非线性流变行为的影响.研究结果表明,两相模型可定量讨论填充熔体动态流变行为.加工条件影响VGCF在基体中的分散性,但不影响“粒子相”弹性贡献R′f(ψ)与n的关系、G′f(ψ,γc)与非线性应变幂律指数x的关系以及G″f(ψ,γc)与非线性应变幂律指数y的关系,说明“粒子相”对填充熔体黏弹性的贡献与其弛豫特性及结构稳定性密切相关.     

MWCNTs与疏水纳米SiO_2填充PMMA/PS共混物的导电与动态流变行为

以多壁碳纳米管(MWCNTs)为导电填料、疏水纳米二氧化硅(SiO2)为非导电填料,填充不相容聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/聚苯乙烯(PS)(1/1,V/V)共混物,制备(PMMA/SiO2)/(PS/MWCNTs)四元导电高分子复合材料(CPC),研究其导电逾渗与动态流变行为,并与PMMA/(PS/MWCNTs)三元CPC进行对比.发现三元、四元CPC具有类似的导电逾渗行为,且逾渗阈值显著低于PS/MWCNTs二元CPC.在四元CPC中,SiO2粒子可细化相区尺寸,提高熔体模量,但不影响熔体热处理过程中的依时性动态导电逾渗行为.MWCNTs与SiO2均显著影响熔体热处理中的依时性模量逾渗行为,分别缩短、延长四元CPC相粗化起始时间,但均延长相粗化时间区间.     

疏水高分子介导可动芯SiO2杂化纳米粒子的仿生合成

在疏水高分子胶体模板——含氟丙烯酸酯(FA)共聚物乳胶粒中引入能够介导SiO2原位沉积的聚胺催化活性点-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC),以四甲氧基硅烷(TMOS)为硅源,在环境条件下可控合成了核壳型FA共聚物/SiO2杂化纳米粒子.高温煅烧除去聚合物核质,可得到中空的SiO2纳米粒子,结合FTIR、EDX、TGA以及XPS等表征数据印证了SiO2的沉积主要发生在聚合物模板的表面.进一步考察了反应条件,如聚胺功能单体DMC的浓度、TMOS的浓度以及反应时间对SiO2杂化纳米粒子的形貌与组成的影响.实验结果表明增加DMC或者TMOS的浓度,适当延长反应时间,均可增加SiO2粒子的沉积速率,导致SiO2壳层的厚度增加,并且杂化粒子的形貌由凹陷多褶皱的核壳结构向可动芯结构转变.由于FA共聚物模板的强疏水性,增加有机核层和无机壳层间的不相容排斥,最终导致核壳层间空腔的形成,得到含可动芯的核壳型SiO2杂化粒子.     

纳米粒子交联类玻璃高分子材料的动力学行为和流变行为研究

研究了纳米粒子动态交联端羧基聚丁二烯的动力学行为.除了利用传统的熔融重塑以及应力松弛行为来研究其动态行为和可加工性,着重通过线性和非线性动态流变学,研究揭示了粒子交联类玻璃高分子材料与分子交联类玻璃高分子、粒子填充高分子复合材料的差异.与分子交联体系相比,粒子交联体系末端区的松弛主要来源于粒子的扩散运动,可逆共价网络对模量的贡献较弱,但减慢了粒子扩散的速度.与粒子填充体系相比,在粒子交联体系中,粒子需要在动态共价键解离之后才能从粒子笼中逃出.     

单分散空心SiO2纳米微球的合成与表征

聚乙烯吡咯烷酮(PVP)功能化的聚苯乙烯(PS)粒子在SiO2包覆的同时被乙醇/氨水介质溶解, 得到了单分散空心SiO2纳米微球. 该空心SiO2纳米微球的尺寸和形态可以通过PVP, NH4OH和正硅酸乙酯(TEOS)的用量来调节. PVP用量增加导致PS粒子变小, 从而得到较小的空心SiO2纳米微球; NH4OH用量增加, 空心SiO2纳米微球表面变得粗糙; TEOS用量增加, 空心SiO2纳米微球的壳层厚度增加. 包覆(溶解)温度是控制空心SiO2纳米微球形成的最有效手段. 在70 ℃的包覆(溶解)温度下可以获得全部空心的SiO2纳米微球.     

等规聚丁烯-1/硬脂酸改性CaCO3纳米粒子复合材料制备与性能研究

通过双螺杆挤出共混制备了等规聚丁烯-1（iPB-1）/硬脂酸改性CaCO₃纳米粒子复合材料,以扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热法（DSC）、动态流变及拉伸、冲击和弯曲等手段对其结构和性能进行表征,考察了不同含量CaCO₃纳米粒子在加入2种不同相对分子质量iPB-1时的影响规律.结果显示CaCO₃纳米粒子在较低相对分子质量iPB-1中分散较好,所得复合材料的动态流变复数模量、储能模量、损耗模量及复数黏度等动态流变性能以及拉伸强度等力学性能均随CaCO₃纳米粒子用量增多而明显增加;而CaCO₃纳米粒子在较高相对分子质量iPB-1中分散较差,所得复合材料的动态流变性能和力学性能变化较小甚至没有影响.iPB-1短链因端链作用相对长链在链构象调整时更容易而链活动性更强且缠结弱,对CaCO₃纳米粒子填充更敏感;iPB-1长链则主要受链缠结主导限制了其链构象调整能力进而链活动性较低,表现为更“强”的“强流体”特性,进而降低了CaCO₃纳米粒子...