PET-Silica复合材料纤维的热收缩性能研究

1、有机纳米复合材料的形态结构及流变性能研究朱俊峰,陈文萍,朱美芳,陈彦模纤维改性国家重点实验室,东华大学材料学院,上海延安西路1882号,200051关键词:核壳结构有机纳米粒子分散性形态结构流变性能由于纳米粒子的加入可赋予聚合物许多特殊的功能,或使其性能更加优异,近年来,纳米复合材料已成为一个研究热点。但纳米粒子常常难以均匀稳定地分散在聚合物基体中,这又在一定程度上制约了纳米复合材料发展速度。研究人员已通过溶胶-凝胶法1、插层法2-3(包括原位插层聚合、溶液插层和熔融插层、或将纳米粒子表面改性后与聚合物直接混合等方法,实现了无机纳米粒子在聚合物中的均匀稳定分散。但是,目前对于有机纳米复合材料的

2、研究还比较少。有机纳米高分子材料具有分子可设计性和结构可控性,可以根据需要,通过控制一定的工艺路线,设计出不同种类的具有特殊功能的有机纳米高分子材料。因此,聚合物基有机纳米复合材料的研究应是一个更具潜力的领域。1999年,Kalinina4-6等采用核壳复合粒子模压制备出具有光学记忆存储功能的三维有序的有机纳米复合材料。但他们只是在壳聚合物玻璃化转变温度之上通过简单模压制备纳米复合材料。而实际上,无论是在复合材料的制备还是后加工过程中,材料都要经受更为复杂的外场作用(不同的温度、压力、剪切应力和时间等,在这种情况下,纳米相还能否均匀稳定地分散在聚合物基体中,是制备更具实用性的纳米复合材料的关键

3、。本课题首先通过种子乳液聚合制备了PMMA(HC/PBA(LC/PS核壳纳米复合粒子,进而通过熔融加工制备纳米复合材料。并通过透射电镜和动态流变实验,研究了剪切应力和纳米粒子含量对纳米复合材料形态结构和流变性能的影响。实验部分本研究中所使用的纳米复合粒子采用三阶种子乳液聚合制备。首先制备高交联的PMMA纳米种子粒子(EGDMA为交联剂,加入量为单体重量的23%。聚合温度80,搅拌速度250rpm, 反应2小时, 转化率达98%。配方见表1。然后取一定量种子乳液,加入去离子水稀释,并补加引发剂,进行第二阶和第三阶聚合制备复合粒子,聚合温度70,搅拌速度250rpm。配方见表2。 during t

4、heir synthesis process.Table 1. Recipe and conditions for the first stage synthesis of the composite particlesIngredients Weight (g MMA 4.6EGDMA 1.4 Table 2. Recipe of the second and third stage synthesis of the composite particlescode Ingredients PMMA(HC/PBA(LC/PSStage 2Seed latex from stage 1, g 7

5、8H 2O, g242TEM 照片显示,随着反应进行PMMA(HC纳米核粒子完全被PS 包覆形成了PMMA(HC/PBA(LC/PS 复合粒子为完整的核壳结构。 (a(b (c (aFig.2 TEM photographs of particles. (a seed particles, (b and (c are respectively the Fig4. Dynamic rheology at 180 of nanocomposites with 5%, 10%, 20%, 30% PMMA(HC nano particles从图4(a可以看出,有机纳米复合材料要在纳米粒子含量达到30

6、%时,即达到理论逾渗值时,才会在低频区出现类固体行为,即弹性模量不随剪切应力变化。这与无机纳米复合材料在非常低的纳米粒子含量(2%下,就出现类固体行为明显不同7。图4(b表明具有不同含量有机纳米粒子的纳米复合材料熔体仍为切力变稀流体,其零切粘度随纳米粒子含量增多而增大。结论通过适当结构的纳米复合粒子,可以制得具有均匀稳定纳米分散相的有机纳米复合材料。且有机纳米粒子对纳米复合材料的流变性能的影响远远小于无机纳米粒子,其逾渗值与理论值基本一致,为30%。特别感谢本课题受到国家自然科学基金资助,项目编号:20174003参考文献1. Darid Levy, Adv. Mater, 1995, 7,

7、1202. Usuki A, et al, J Mater res, 1993, 8, 11793. 漆宗能,等,高分子学报,1998,2, 1494. Olga Kalinina, Eugenia Kumacheva, Macromolecules 1999, 32, 41225. Eugenia Kumacheva, Olga Kalinina, Lothar Lilge, Adv. Mater. 1999, 11(3, 2316. Olga Kalinina, Eugenia Kumacheva,Chem. Mater., 2001, 13(1, 357. Qiang Zhang, Ly

8、dden A. Archer, Langmuir, 2002,18, 10435The study on morphology and rheology of organic nanocomposite Zhu Junfeng, Chen Wenping, Zhu Meifang, Chen YanmoState Key Lab for Modification of Chemical Fibers and Polymer Materials College of Material Science and Engineering, Donghua University, Shanghai, 2

9、00051 Aastract Polymer nanocomposite was prepared by high crosslinking poly(methyl methacrylate/low crosslinking poly(butyl acrylate /polystyrene (PMMA(HC/ PBA (LC/PS core-shell nano composite particles, which has nano sized PMMA(HC core particle, a very thin PBA(LC interfacial layer and thick enough PS shell to form matrix. The effects of shear on the morphology and rheology of nanocomposite were investigated. The results show that PMMA(HC nano particles can keep stable dispersion in PS matrix, and the rheology