【硕士】聚苯乙烯核壳复合材料合成制备工艺研究

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内容简介

　　【硕士】聚苯乙烯核壳复合材料合成制备工艺研究　　授予学位：硕士　　学位授予单位：长安大学　　学位年度：2010　　 当今世界能源紧缺，能耗严重，所以节能技术的研究具有重要的意义，因此我们需要加大开发新型节能材料的研究。纳米孔硅气凝胶是一种新型的轻质多孔非晶态绝热材料，具有隔热保温性能优、导热系数小及吸附性强等特点，但由于其亲水性及结构强度低等缺陷，使得气凝胶很难在实际应用中保持结构的稳定性。聚苯乙烯板由于其强度高、吸水性低、施工方便等优点已逐渐成为国内外现行主要外墙保温材料，但其导热系数还是较高。因此，本文通过有机无机聚合反应来实现两者的优势互补，以研究新型的高效复合保温材料。　　 本论文采用乳液聚合法，形成以Si02气凝胶粒子为核，有机相聚苯乙烯为壳的核壳结构复合微球材料。试验进一步对气凝胶表面改性工艺中KH570的用量进行了研究，用红外光谱与分散性试验对修饰效果进行了表征。通过正交试验法确定了聚合体系最佳的配比值；试验还研究了：体系pH值、超声分散工艺、聚合反应温度及时间对核壳复合微球制备中苯乙烯单体转化率、微观形貌的影响。同时，通过测量复合微球材料的密度及导热系数，研究了其导热性能的变化。最后，试验针对复合微球形成机理进行了探讨，并通过微观分析最终确定了复合微球的核壳组分。　　 试验结果表明：KH570与气凝胶质量比为45％时，气凝胶的改性效果最佳，红外光谱分析显示，KH570已成功地接枝到气凝胶粒子的表面上。正交试验优选出聚合体系最佳配比为：改性SiO2气凝胶为1.0g，苯乙烯为10ml，SDBS为O．0259及KPS为O．19。试验得到了pH值对苯乙烯转化率及核壳结构形貌的影响规律，优选pH值为7；聚合体系超声功率为500W，超声分散时间为20min时，所得核壳复合微球形貌最好；而随着聚合反应温度的升高，苯乙烯的转化率逐渐变大，在85℃时，转化率达到最大为68．01％，通过TEM观察发现，最佳温度为75℃时，其核壳结构形貌最好。试验得出了聚合反应时间对苯乙烯转化率及核壳结构的影响规律，后通过乳液粘度试验进一步证明了最佳聚合反应时间为10h。试验研究发现核壳复合材料导热系数较纯聚苯乙烯颗粒有所降低；并通过对核壳复合微球样品的微观分析，确定出该核壳结构的“核”部分成分是Si02气凝胶，而“壳”部分的成分是聚苯乙烯。　　

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