納米二氧化鈦-聚合物核-殼復(fù)合粒子的制備及其表征.pdf

1、復(fù)合粒子是將兩種或兩種以上的粒子經(jīng)過(guò)復(fù)合處理后所形成的粒子。將無(wú)機(jī)粒子與聚合物復(fù)合制備無(wú)機(jī)/有機(jī)復(fù)合粒子，并不是無(wú)機(jī)相與有機(jī)相的簡(jiǎn)單加和，而是由無(wú)機(jī)相與有機(jī)相在納米至亞微米范圍內(nèi)的結(jié)合。它除了具有單一粒子所具有的各種效應(yīng)以外，還具有復(fù)合協(xié)同效應(yīng)。納米無(wú)機(jī)粒子/聚合物復(fù)合粒子不僅只是解決納米粒子的團(tuán)聚問(wèn)題，更重要的是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)粒子的表面特性及功能設(shè)計(jì)，希望使其實(shí)現(xiàn)所需的某些特殊性能或多功能性，以便制造出新型的復(fù)合功能材料。它們被廣泛用于涂

2、料、塑料、橡膠、陶瓷、化妝品，藥物等領(lǐng)域。
　　 本文在考察納米TiO2分散性基礎(chǔ)上，選用三種不同極性的聚合物與納米TiO2組成的體系，探討乳液聚合包覆納米TiO2粒子的一些基本問(wèn)題，主要結(jié)論如下：
　　 1.利用硫酸鈦沸騰回流強(qiáng)迫水解制備納米TiO2，用透射電鏡、掃描電鏡、X-射線衍射、紅外光譜、熱重分析等手段表征基礎(chǔ)上，利用分散系的透光率及透射電鏡觀察研究體系的分散性及分散穩(wěn)定性。結(jié)果表明用超聲波分散、加入無(wú)機(jī)鹽分散

3、劑或表面活性劑、控制介質(zhì)的pH可改善TiO2懸浮液分散性能。
　　 2.采用乳液聚合法制備了納米TiO2/聚苯乙烯（TiO2/PSt）、納米TiO2/聚苯乙烯-甲基丙烯酸（TiO2/P（St-MAA））、納米TiO2/聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸（TiO2/P（MMA-BA-MAA））復(fù)合粒子。一定溫度下，選擇合適的表面活性劑濃度和單體濃度比可制備出表面光滑且分散性較好的球形核.殼結(jié)構(gòu)復(fù)合粒子。
　　 3.反

4、應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究表明，乳液聚合包覆反應(yīng)速率受體系中表面活性劑濃度、引發(fā)劑用量、單體用量、反應(yīng)溫度等因素的影響。對(duì)整個(gè)乳液聚合包覆反應(yīng)TiO2/PSt體系：反應(yīng)速率方程為R=k[E]0.68[I]2.2[M]1.61，反應(yīng)的表觀活化能為72.7 kJ·mol-1。TiO2/P（st-MAA）體系：反應(yīng)速率方程為R=k[E]053[I]0.90[M]R0.76，反應(yīng)的表觀活化能為83.0kJ·mol-1。TiO2/P（MMA-BA-MAA）體系

5、：反應(yīng)速率方程為R=k[E]1.66[I]0.93[M]R1.4[T]0.65，反應(yīng)的表觀活化能為163.0 kJ·mol-1。
　　 4.紅外光譜研究表明，聚合物包覆在納米TiO2粒子的表面。熱分析結(jié)果顯示，復(fù)合粒子熱穩(wěn)定性要高于在相同條件下制備的聚合物粒子的熱穩(wěn)定性，開(kāi)始熱分解溫度約差30～60℃。根據(jù)熱分析數(shù)據(jù)，得出了復(fù)合粒子的包覆率和包覆效率。
　　 5.ζ電位測(cè)定顯示，復(fù)合粒子在整個(gè)pH=2～12范圍內(nèi)不出現(xiàn)零

6、電點(diǎn)，而且ζ電位的絕對(duì)值較大，增加了粒子之間的相互斥力；接觸角測(cè)定表明，與TiO2相比復(fù)合粒子親水性能下降，親油性能提高；透光率實(shí)驗(yàn)表明復(fù)合粒子在有機(jī)溶劑中的分散效果良好。
　　 6.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，推測(cè)可能的包覆反應(yīng)機(jī)理應(yīng)為無(wú)機(jī)納米TiO2表面吸附表面活性劑分子形成所謂的TiO2/Surfactants“膠束”成核或在水相中由引發(fā)劑產(chǎn)生的自由基，增長(zhǎng)至一定程度，均相凝聚成核。TiO2/PSt體系是以 TiO2/Surfatant