应用可控活性自由基聚合方法制备聚合物/蒙脱土纳米复合材料

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土功能纳米材料。三：利用活性聚合方法，合成了带有离子基团的两亲性嵌段共聚物，并研究了嵌段共聚物的溶液插层法，重点研究了两亲性嵌段共聚物中的两段亲水、亲油聚合物的比例对插层的影响。 l、PSt-b-Q4VP/MMT体系： A.用RAFT聚合反应成功地制备了两亲性嵌段共聚物，聚苯乙烯-b-聚乙烯基吡啶，其中聚乙烯基吡啶是亲水基团，进一步季铵化。它们的组成、分子量可通过调节单体/链转移剂的比例、聚合反应时间来控制。 B.通过嵌段共聚物中季铵阳离子与蒙脱土中阳离子的交换反应，将嵌段共聚物插入蒙脱土片层得到插层材料。复合材料中，聚合物的含量可达31wt％-37wt％。XRD和TEM结果均证明材料中存在插层、剥离结构；还有少数蒙脱土仍保持原结构。 C.嵌段共聚物中，聚苯乙烯链段分子量太高，不利于插层反应。如当聚苯乙烯的分子量从Mn=13600增加至33600、再至56400，插层材料中聚合物的含量分别从26wt％降低至13wt％，至6wt％。 D.在插层材料中，聚合物仅存在一个玻璃化转变温度(Tg)，比纯聚苯乙烯的Tg高10℃。由于蒙脱土片层阻碍了聚合物链段的运动，使玻璃化转变温度提高。 E.插层材料可以与其它聚合物进行熔融共混，制备聚合物/蒙脱土纳米复合材料。在共混过程中，插层材料会进一步分散形成剥离结构，即纳米片状蒙脱土均匀分散在聚合物基体中。复合材料的耐热性和热稳定性有了较大提高。 2、在PSt-b-PDMAEMA/MMT体系中： A.采用RAFT聚合反应，成功地制备两亲性嵌段共聚物PSt-b-PDMAEMA，其中聚DMAEMA是亲水基团，进一步季铵化。它们的组成、分子量可通过调节单体/链转移剂的比例、聚合反应时间来控制。 B.通过溶液插层法，聚合物插到蒙脱土的层间。FT-IR图谱表明纳米复合材料中具有蒙脱土和聚合物的特征峰，表明形成了纳米复合材料。XRD分析表明蒙脱土的层间距由1.4nm增加到插层后的2.1nm。 C.由于蒙脱土片层对聚合物链段运动的限制，在插层复合材料中没有聚合物的玻璃化转变温度峰。TGA显示材料的热失重与插层到蒙脱土的聚合物的含量一致。 D.TEM研究表明，存在从蒙脱土边缘或者缺陷进入蒙脱土层间的过程，扇形区域显示了复合材料在存在多种结构。

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作者
张宝庆;
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作者单位

中国科学技术大学;

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授予单位中国科学技术大学;
学科高分子化学与物理
授予学位博士
导师姓名潘才元;
年度 2006
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类非金属复合材料;
关键词
可控活性; 自由基聚合; 聚合物; 蒙脱土; 纳米复合材料; 两亲性嵌段共聚物;

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