文档介绍：江苏科技大学
硕士学位论文
无机纳米材料改性纯丙乳液的制备与性能研究
姓名:张莉
申请学位级别:硕士
专业:应用化学
指导教师:郭文录
2011-03-10
摘要
摘要
无机纳米粒子改性纯丙乳液兼具有机聚合物和无机纳米粒子两者的优异性能,有
效地改善了纯丙乳液的耐水性、热稳定性和耐候性。本文系统地研究制备了无机纳米
粒子改性纯丙乳液,以期性能得到提高。本文在无机纳米粒子的改性、纳米复合乳液
的合成工艺、乳液性能的测试及表征等方面展开研究。
探讨硅烷偶联剂 KH570 对纳米 SiO2、油酸对纳米 TiO2 进行表面改性的方法。红
外光谱和热重分析表明表面改性剂已成功接枝在无机纳米粒子的表面。通过 TGA 计算
出 KH570 在纳米 SiO2 粒子表面的接枝率为 %,油酸在纳米 TiO2 粒子表面的接枝
率为 %;通过扫描电镜可观察到改性后的无机纳米粒子在有机物中达到了稳定分
散;接触角和分散稳定性测试表明通过表面改性,改性后的纳米粒子表面由亲水疏油
变为亲油疏水;X-射线衍射分析表明表面改性剂对纳米粒子的晶形和晶体结构没有影
响。研究表明纳米粒子通过表面改性,可在纳米粒子的表面键合上有聚合活性的有机
官能团,为其参加乳液聚合创造了条件。
研究了无机纳米粒子改性纯丙乳液的聚合体系及工艺条件,探讨了单体、乳化剂、
纳米粒子用量、引发剂、反应温度等影响因素对乳液性能的影响,确定了无机纳米粒
子改性纯丙乳液的最佳配方。利用傅立叶红外光谱仪对改性前后的乳液进行表征,表
明无机纳米粒子与单体发生了原位聚合反应,得到无机纳米粒子改性纯丙乳液,证明
改性成功。X-射线衍射分析表明无机纳米粒子的加入对纯丙乳液的结构没有任何影响。
热重分析则表明纳米 SiO2 改性纯丙乳液和纳米 TiO2 改性纯丙乳液的热分解温度分别
为 359℃和 366℃,明显高于未改性的纯丙乳液(328℃)。差示扫描量热分析则说明纳
米 SiO2 改性纯丙乳液和纳米 TiO2 改性纯丙乳液的玻璃化转变温度分别为 ℃和
℃,明显大于未改性的纯丙乳液(Tg=℃),热稳定性明显提高。紫外分析则
表明加入无机纳米粒子后,乳液的耐紫外性得到了明显的提高。粒度分析表明,当无
机纳米粒子用量为 1%时,乳液的平均粒径为 259nm,此时乳液的各项性能最好。

关键词:无机纳米粒子;表面改性;乳液聚合;复合乳液;性能
I
Abstract
Abstract
Pure acrylic emulsion modified by anic bines the properties of
anic nanoparticles anic polymer and it has improved water resistance, thermal
stability and weather resistance of pure acrylic emulsion. Follow this line, systemic
researches about pure acrylic emulsion modified by anic nanoparticles obtained by
emulsion polymerization have been done, in order to obtain emulsion with outstanding
properties. The main researches contact the modification of nanoparticles, synthesis
techniques of pure acrylic emulsion modified by anic nanoparticles, characterization of
emulsion properties and structure.
A process for modification of nano-SiO2 and nano-TiO2 by KH570 and oleic acid
respectively and the results of FT-IR and TG showed that surface modifiers had been grafted
essfully on the surface of nanoparticles. The graft ratio of modified nano-SiO2 was
% and the graft ratio o