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悬浮聚合PMMA/MMT复合材料的制备及表征

作　者: 王传增
导　师: 郑俊萍
学　校: 天津大学
专　业: 材料学
关键词: 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 蒙脱土(MMT) 插层复合 悬浮聚合 机械性能 热性能
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是丙烯酸酯类聚合物中的重要一员。由于PMMA具有优良的物理及化学性能,因而已成为国民经济各部门中得到广泛应用的塑料产品之一,悬浮聚合制备的PMMA则广泛用做牙托粉、造牙粉等口腔修复材料。但PMMA仍然因为弯曲强度低、表面硬度低、耐磨性差等而不能完全满足口腔材料要求,如何改善PMMA的性能成为研究热点。自Okada等合成尼龙6/层状硅酸盐纳米复合材料以来,采用层状硅酸盐插层复合增强聚合物也引起研究工作者的广泛关注。本论文采用不同插层剂处理蒙脱土(MMT),与MMA插层后,采用原位悬浮聚合法制备了PMMA/MMT复合材料。采用X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)研究复合材料的微观结构,傅立叶变换红外光谱(FT-IR)表征PMMA与MMT的相互作用;并详细讨论了各种制备条件对复合物中PMMA分子量及其分布、复合物形貌与粒径、复合材料机械性能及热性能的影响。实验结果表明,使用十二胺(12CNH)和十六烷基二甲基烯丙基氯化铵(HADC)处理MMT时,悬浮聚合可以成功制备PMMA/MMT纳米复合材料,其中P-12CNH为插层-剥离混合型纳米复合材料,而P-HADC为插层型纳米复合材料,但P-HADC中PMMA与MMT之间的相互作用最强。MMT片层的存在对PMMA的分子量、复合物形貌及粒径产生影响,但不影响自由基聚合中反应条件对PMMA分子量影响的一般规律。MMT片层的存在对复合材料的机械性能和热性能产生积极的影响,PMMA/MMT复合材料的宏观性能受其微观结构和PMMA与MMT相互作用强度的约束。本论文所制备的复合材料中,P-HADC的机械性能和热性能最佳。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-25
  1.1 引言  7-8
  1.2 PMMA 简介  8-13
    1.2.1 PMMA 的聚合方法  8-9
    1.2.2 PMMA 的主要性能  9-10
    1.2.3 PMMA 的主要用途  10-11
    1.2.4 PMMA 的改性方法  11-13
  1.3 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料  13-23
    1.3.1 蒙脱土简介  13-16
    1.3.2 聚合物/蒙脱土复合体系的结构类型  16-17
    1.3.3 聚合物插层材料的制备科学  17-21
    1.3.4 插层热力学与动力学分析  21-22
    1.3.5 聚合物/MMT 纳米复合材料的性能  22-23
  1.4 本论文的研究目的和意义  23-25
第二章 悬浮聚合 PMMA/MMT 复合材料的制备  25-47
  2.1 引言  25
  2.2 实验部分  25-27
    2.2.1 主要原料及仪器设备  25-26
    2.2.2 HADC 的合成  26
    2.2.3 MMT 的有机化  26
    2.2.4 MMA 的提纯  26
    2.2.5 PMMA/MMT 复合材料的制备  26-27
    2.2.6 PMMA/MMT 复合物抽提实验  27
  2.3 测试与表征  27-28
    2.3.1 X-射线衍射（XRD）分析  27
    2.3.2 热重（TG）分析  27
    2.3.3 透射电子显微镜（TEM）观测  27
    2.3.4 红外光谱（FT-IR）分析  27
    2.3.5 PMMA 分子量及其分布的测定  27-28
    2.3.6 PMMA/MMT 复合物形貌观测及粒径测试  28
  2.4 结果与讨论  28-45
    2.4.1 MMT 的有机化  28-30
    2.4.2 PMMA/MMT 复合材料的结构表征  30-35
    2.4.3 复合物中PMMA 分子量及其分布和复合物形貌及粒径的表征  35-45
  2.5 本章小结  45-47
第三章 PMMA/MMT 复合材料的性能表征  47-64
  3.1 引言  47
  3.2 实验部分  47-48
    3.2.1 主要原料及仪器设备  47-48
    3.2.2 HADC 的合成  48
    3.2.3 MMT 的有机化  48
    3.2.4 MMA 的提纯  48
    3.2.5 PMMA/MMT 复合材料的制备  48
    3.2.6 复合材料力学试样的制备  48
  3.3 测试与表征  48-49
    3.3.1 力学性能测试  48
    3.3.2 扫描电子显微镜（SEM）观察  48
    3.3.3 硬度测试  48-49
    3.3.4 热重（TG）分析  49
    3.3.5 差示扫描量热（DSC）分析  49
  3.4 结果与讨论  49-63
    3.4.1 PMMA/MMT 复合材料的机械性能  49-57
    3.4.2 PMMA/MMT 复合材料的热性能  57-63
  3.5 本章小结  63-64
全文结论  64-65
参考文献  65-68
发表论文和参加科研情况说明  68-69
致谢  69

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 非金属复合材料
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