SBA-15对PMMA复合材料性能的影响及孔道内MMA溶液聚合的研究

摘要

本文利用介孔分子筛SBA-15以及改性的SBA-15(M-SBA-15),采用原位溶液聚合法制备了一系列复合材料,以期对聚合物进行增强,研究了SBA-15的用量和M-SBA-15的类型等对聚合物性能的影响,并将SBA-15作为―微反应器‖,对SBA-15孔道内部MMA溶液聚合反应进行了深入研究,研究内容及结果如下:
　　(1)采用水热法成功合成了介孔分子筛SBA-15,通过原位自由基溶液聚合制备了聚甲基丙烯酸甲酯/SBA-15复合材料(PMMA/SBA-15),通过FT-IR、TG、DSC、GPC等测试手段研究了SBA-15的用量对溶液聚合单体转化率、分子量及其分布的影响,以及对所得聚合物复合材料的力学性能和热学性能的影响。研究表明,相比纯的PMMA,复合材料的性能在一定程度上得到了改善。
　　(2)分别采用硅烷偶联剂M(KH-151、KH-550、KH-570)对介孔分子筛SBA-15进行了改性,然后通过原位自由基溶液聚合法制备了PMMA/M-SBA-15纳米复合材料,利用XRD测试了改性分子筛M-SBA-15晶体结构,研究了含量为1％的不同改性介孔分子筛M-SBA-15对MMA原位溶液聚合得到的PMMA分子量及其分布的影响,并进一步研究了对所制备的PMMA/M-SBA-15复合材料的力学性能和热学性能的影响。研究表明,与纯的PMMA和使用未改性的介孔材料相比,添加改性后的SBA-15提高了复合材料的分子量、玻璃化转变温度和较高温度(>80℃)下的力学性能,其中使用含双键的偶联剂效果更好。
　　(3)有序介孔材料的孔道可作为聚合反应的“微反应器”。利用SBA-15的介孔孔道结构,通过调节引发剂的用量,在其内部进行了MMA的原位溶液聚合反应,采用XRD、N2吸附-脱附、FT-IR、GPC、TG、SEM等测试手段对该复合材料进行了研究。研究结果表明,该复合材料的比表面积、孔径有所降低,但仍保持介孔结构,且孔道内部的PMMA的热学性能有显著提高,利用介孔“微反应器”能够调整引发剂的用量获得优异性能的聚合物。
　　(4)将含MMA的甲苯溶液载入到“微反应器”中,通过溶液聚合法使得MMA在孔道内部形成聚合物。通过XRD、FT-IR、N2吸附/脱附、GPC、1H-NMR、TG和DSC测试手段对M-SBA-15、PMMA/M-SBA-15复合材料以及孔道内PMMA进行了分析测试。研究表明,PMMA载入到介孔分子筛的孔道中。与传统的溶液聚合所得的PMMA相比,介孔孔道内所得的PMMA的分子链的间规立构度有所提高,其分子量约为传统溶液聚合的十几倍,初始热稳定性明显提高,玻璃化转变温度提高9～11℃。

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第1章 绪论

1.1 介孔材料

1.2 聚合物/介孔复合材料

1.3 论文研究内容及意义

第2章 SBA-15含量对甲基丙烯酸甲酯溶液聚合及其复合材料性能的影响

2.1 实验部分

2.2 结果与讨论

2.3 本章小结

第3章 改性SBA-15对PMMA溶液聚合及其复合材料性能的影响

3.1 实验部分

3.2 结果与讨论

3.3 结论

第4章 引发剂BPO用量对SBA-15孔道内MMA溶液聚合的影响

4.1 实验部分

4.2 结果与讨论

4.3 结论

第5章MMA在改性SBA-15孔道中的溶液聚合

5.1 实验部分

5.2 结果与讨论

5.3 结论

第6章 结论和展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

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