多級孔結(jié)構(gòu)的二氧化硅氣凝膠-聚苯乙烯復(fù)合材料的制備和性能研究.pdf

1、二氧化硅氣凝膠具有納米孔結(jié)構(gòu)，是目前的絕熱材料中性能最優(yōu)異的材料之一，但其脆性大、成本高、強(qiáng)度低等嚴(yán)重限制了其在絕熱材料領(lǐng)域的應(yīng)用范圍；聚苯乙烯泡沫板具有封閉的微米孔結(jié)構(gòu)，其輕質(zhì)、隔熱性能優(yōu)異、力學(xué)強(qiáng)度和韌性好、耐腐蝕和成型加工簡單、生產(chǎn)成本低，是目前常溫低溫領(lǐng)域最常用的絕熱材料之一；將兩者在微觀上設(shè)計成納米孔-微米孔多層級的復(fù)合結(jié)構(gòu)，可進(jìn)一步抑制熱傳導(dǎo)及微米孔內(nèi)對流傳熱，提高聚苯乙烯泡沫材料的絕熱性能；在微納米理論研究和高性能材料開發(fā)

2、創(chuàng)新實踐等方面都具有重要的現(xiàn)實意義和研究價值。
　　泡沫聚苯乙烯板的主要原料為可發(fā)性聚苯乙烯珠粒，將納米孔二氧化硅氣凝膠引入到聚苯乙烯珠粒是構(gòu)建微納米孔復(fù)合結(jié)構(gòu)的前提條件。論文研究了懸浮聚合法將氣凝膠微粒均勻分散到聚苯乙烯基體中，形成氣凝膠-聚苯乙烯核殼結(jié)構(gòu)型的復(fù)合珠粒的工藝因素及影響過程。分析了懸浮聚合中油水兩相比例、攪拌速率等對復(fù)合珠粒平均粒徑的影響，核殼結(jié)構(gòu)中所包覆的二氧化硅氣凝膠的體積范圍，以及上述工藝因素對二氧化硅氣凝膠

3、/聚苯乙烯復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響。結(jié)果表明：當(dāng)油水比1:5；在復(fù)合分散劑體系中（6mL的5％ PVA，磷酸三鈣3.0 g），攪拌速度300 rpm；二氧化硅氣凝膠1.5 g時，制備的復(fù)合珠粒平均粒徑約為1.505 mm，粒徑分布窄；隨著油水比的提高復(fù)合珠粒的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度也隨之提高，Tg約為93.3℃；將油水比設(shè)定為1:5時，提高攪拌速率對復(fù)合珠粒的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響不大。
　　為了對比研究納米孔對微-納復(fù)合孔結(jié)構(gòu)的影響

4、，選用商品化的二氧化硅納米粒子和聚苯乙烯復(fù)合合成不含有納米孔的復(fù)合珠粒。為了提高納米二氧化硅粒子的親油性以改善聚合過程中其與苯乙烯單體的相容性，研究了 KH-570（甲基丙烯酰氧基三甲基氧基硅烷）對納米二氧化硅粉進(jìn)行改性的方法，采用紅外光光譜和分散性實驗表征改性結(jié)果。懸浮聚合法合成納米二氧化硅/聚苯乙烯核殼結(jié)構(gòu)型的復(fù)合珠粒，對復(fù)合珠粒進(jìn)行表征和性能測試，結(jié)果表明，當(dāng)KH-570用量是納米二氧化硅的40％時，粉體與水的接觸角最大為128.

5、75o（與試驗用的氣凝膠粉末疏水角一致），可在室溫下保持長效穩(wěn)定性，吸油值為7.8 mL/g，粉末在油相中的分散比較均勻穩(wěn)定；紅外光譜分析表明KH-570的乙烯基成功地接枝到了納米二氧化硅粉體。所制備的復(fù)合珠粒當(dāng)油水比為1:9時，復(fù)合分散體系（10-12 mL的5％ PVA，磷酸三鈣2.0 g），BPO用量為0.9 g，改性納米二氧化硅為1-2 g，轉(zhuǎn)速為180 rpm時制備的復(fù)合顆粒比較均勻，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為93.55℃。