水介质中原子转移自由基聚合法制备SiO_2复合粒子的研究

【摘要】纳米二氧化硅是一种应用较广泛的非金属氧化物，可做紫外吸收体、光催化剂、气敏元件等。和其他的纳米材料一样，纳米SiO2在介质中极易团聚，不能充分发挥纳米粒子的特性，因而大大限制了它的应用范围。所以，研究改善纳米SiO2在有机溶剂中的分散性成为目前的研究热点。本文首先用硅烷偶联剂对纳米SiO2进行处理，然后在水介质中，以氯化铜为催化剂、四甲基乙二胺为配体、过硫酸铵为引发剂，通过反向原子转移自由基法制备SiO2/PMMA复合粒子。研究了反应温度、单体与纳米SiO2质量比、单体与引发剂摩尔比、催化剂与配体摩尔比、以及搅拌速度等因素对聚合反应单体转化率的影响，确定了聚合反应的工艺条件。另外，还研究了催化体系在水油两相中的分配系数，对聚合理论进行了初步探讨。通过重量法测定聚合反应体系的单体转化率。运用红外光谱仪（FTIR）对改性前后纳米SiO2粒子的骨架振动吸收峰进行表征。运用热重分析仪（TGA）确定复合粒子中有机物的重量百分含量。采用透射电子显微镜（TEM）表征改性前后粒子的分散情况。采用激光粒度仪（LSS）测定改性前后纳米SiO2的粒径分布。采用凝胶渗透色谱仪（GPC）测定聚合物的分子量及其分布。采用紫外可见分光光度计（UV-Vis）测定催化体系在水油两相的分配系数。研究结果表明：在水介质中，采用反向原子转移自由基法制备SiO2/PMMA复合粒子，以达到改性纳米SiO2的目的是可行的。SiO2/PMMA复合粒子制备的工艺参数为：反应温度75℃、MMA与SiO2质量比2：1、MMA与引发剂摩尔比200：1、催化剂与配体摩尔比1：3、搅拌速度1125r/min。所制备的SiO2/PMMA复合粒子的粒径变小，在乙醇溶液中的分散性得到提高，在一定程度上解决了纳米SiO2的团聚问题。复合粒子中PMMA的重量百分含量为29.91%。CuCl/TMEDA、CuCl2/TMEDA络合物在MMA/水两相中有着不同的分配系数，经理论上分析，得到可控聚合的活性种只占总活性种的3%。
【作者】郭爽；
【导师】马铁成；
【作者基本信息】大连工业大学，材料学，2008，硕士
【关键词】SiO2/PMMA复合粒子；纳米SiO2；反向原子转移自由基；

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