聚苯乙烯空心微球及其复合材料的制备与性能研究.pdf

武汉理工大学硕士学位论文聚苯乙烯空心微球及其复合材料的制备与性能研究姓名:赵军申请学位级别:硕士专业:材料学指导教师:曾黎明 20091101 武汉理Ij人学硕士学位论文摘要中空微球能够显著降低基体材料密度,具有良好的隔音、隔热、耐腐蚀性能; 腔内的空气泡对光线具有较高的散射力,能够提高涂层的遮盖效果,被广泛的应用于航天材料、深潜材料、固体浮力材料、保温材料、建筑材料、油漆涂料、化妆品、生物南0药等行业。聚合物中空微球作为新型中空微球材料,相比于无机质复合微球,具有更低的密度和更高的抗压强度,且使用过程中不易破裂,稳定性优异。目前,国内外研究主要集中于有机质复合微球的研究,但是采取聚合物包覆发泡剂的报道较少,主要是因为发泡剂偶氮二甲酰胺(AC)在溶液的分散性较差,在中空化聚合过程中极易发生团聚。本实验致力于通过解决AC的分散性来制备聚合物中空微球复合材料。本文采用重结晶的方法,将AC溶于浓盐酸中,再用氢氧化钠中和,使纳米级的AC分散于NaCl溶液中,结晶除去NaCl晶体,有效解决了AC在溶液中的分散问题。选用苯乙烯为反应单体通过乳液聚合制备聚苯乙烯的种子乳液,在种子乳液中加入AC、二乙烯基苯进行聚合,制备包覆AC的聚苯乙烯微球。将制备的微球进行发泡后,填充到环氧树脂中,固化得到聚苯乙烯空心微球复合材料。通过对单体、乳化剂、引发剂、预乳液、交联剂、发泡剂以及反应过程中聚合温度、反应时间等方面的研究,分析各组分用量对乳液性能的影响,同时考察各因素对聚合物粒子形貌、粒径大小及分布等方面的影响。确定了单体、乳化剂、引发剂、交联剂和发泡剂的最佳配方以及聚合温度、反应时间的最佳参数值。最终以苯乙烯为反应单体,引发剂过硫酸铵8%,:4, %,制备种子乳液,再取50%的预乳液,加入AC发泡剂3 g,%进行聚合,制备出了平均粒径为208nm的聚苯乙烯微球。将微球发泡制备空心微球,。将所制备的聚苯乙烯空,tl,微球填充到环氧树脂中,以三乙烯四胺为固化剂, 制备环氧树脂复合材料。研究了空心微球加入量对复合材料密度、拉伸性能、冲击性能、断裂韧性、压缩性能的影响,% 时, MPa, l(J/m2, MPa/m2, MPa,各项力学性能均得到了不同程度的提高。本文重点解决AC在溶液中分散性较差的问题,确定了制备聚合物中空微球的工艺。笔者制备的聚苯乙烯空心微球复合材料具有良好的力学性能、使用性能和功能性能。关键词:聚苯乙烯,中空微球,环氧树脂,乳液聚合 Abstract H0110W microspheres with good sound insulation,thermal insulation,COITOSlOn resistance can reduce thedensity ofthematrix materialsignificantly;the airincavity with high scattering oflight call improve coating performance observablN and they are used widely inaerospace materials,deep submergence materials,solidbuoyancy materials,building materials,coatings,cosmetics and hollow microspheres as a new type of hollow microsDhere pared with posite microspheres,they have lower density and pressive strength,and Can’t bebroken during using-At present,the rese卸ch athome and abroad mainly focus on posite because ofAC dispersion property isbadand agglomerate easily duringpolymerization,the reports ofpolymer coating foaming agent are less·Inmy resear c_h,polymer hollow microspheres were prepared by