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1、密级一公开学号_2衡水学院毕业论文PS/无机纳米粒子共混改性探讨论文作者：善波指导老师：李阐银系别：应用化学系专业：应用化学年级：2009级提交日期：2013年5月20H答辩日期：2013年6月2日毕业论文学术承诏本人慎重承诺：所呈交的毕业论文是本人在导师指导下进行的探讨工作与取得的探讨成果。除了文中特殊加以标注和致谢的地方外，论文中不存在抄袭状况,论文中不包含其他人已经发表的探讨成果，也不包含他人或其他教学机构取得的探讨成果。11期:作者签名:毕业论文运用授权的说明本人了解并遵守衡水学院有关保留、运用毕业论文的规定。即：学校有权保留或向有关部门送交毕业论文的原件或复印件，允许论文被杳阅和借阅
2、；学校可以公开论文的全部或部分内容，可以采纳影印、缩印或其他复制手段保存论文与相关资料。作者签名:指导老师签名:日期：日期：论文题目：PS/无机纳米粒子共混改性探讨三要：聚笨乙烯具有优良的运用性能，但是其耐环境应力、冲击性能与耐溶剂性能较弟，热变形温度较低(7098C),使它的应用受到限制.很多探讨者利用不同材料对聚采乙烯进行了改性探讨。本文采纳硅烷偶联剂对纳米Tio2进行了表面有机改性，采纳熔融共混的方法制备了聚苯乙烯/Ti2纳米复合材料。并测试其拉伸强度、冲击性能和维卡软化温度，结果证明，纳米复合材料的拉伸强度先增大后减小，改性后纳米TiO?添加最为09wt%时，材料的拉伸击强度达到最大值
3、35.7MPa;冲击强度先增大后减小，改性后纳米TiO添加量为09wt%时，材料的冲击强度达到最大值2.91kJm2;随着纳米Tio2量的增加维卡软化温度降低，但是幅度不大。关健词：纳米TiO2；聚苯乙烯；拉伸强度；冲击强度；维卡软化温度Title：PS/INORGANICNNOPARTIC1.ESB1.ENDINGMODIFICATIONRESEARCHAbstract:Polystyrenehasexcellentperformance,butitsresistancetoenvironmentalstress,impactpropertiesandpoorsolventresistanc
4、e,heatdistortiontemperatureislow(7098C),sothatitsapplicationislimited.Manyresearchersusedifferentmaterialsforthemodificationofpolystyrene.Inthispaper,TiO2nanoparticlesweresurfacemodifiedbysilanecouplingagent,polystyreneTiO2nanocompositeswerepreparedbymeltblendingmethodsystem.ThetensiIestrength,impac
5、tresistanceandvicatsofteningtemperatureweretested.Experimentalresultsshowthatthetensilestrengthofnanocompositeswasincreasedfirstandthendecreased,thetensileimpactstrengthreachedthemaximumvalue35.7MPawhenthemodifiednanoTiO2optimumwasadded0.9wt%.Impactstrengthwasalsoincreasedfirstandthendecreased,theim
6、pactstrengthofthecompositereachesthemaximumvalue2.91kJm2whenthemodifiednanoTiO2wasadded0.9wt%.Vicatsofteningtemperaturewasreduced,butvariedlittle.Keywords：NanoTiO2；Polystyrene;Tensilestrength;Impactstrength;Vicatsofteningtemperature摘要Abstract1结论O1.1 聚苯乙烯概述O1.1.1 聚苯乙烯优缺点O1.1.2 聚苯乙烯的应用O1.2 国内外探讨进展31.3
7、 课题探讨意义和探讨内容42试脸部分52.1 试验仪器与药品52.2 纳米Tio2的修饰62.3 聚苯乙烯/TiOz纳米复合材料的制备62.4 聚率乙烯/TiOz纳米复合材料性能的探讨73试验结果与探讨83.1 拉伸性能测试8纳米TiO2加入量对拉伸强度的影响8纳米TiQz加入量对断裂伸长率的影响93.2 冲击强度测试103.3 维卡软化温度的分析12结语13参考文献14致谢161结论1.1 聚苯乙烯概述聚苯乙烯（PS）是指由单体苯乙烯经自由基聚合反应而成的一种g/cm3,晶体密度1.l1-1.12gc11P,熔融温度240Qn1.PS的化学稳定性较差,可以被多种书机溶剂（如：芳烧、卤代燃等）
8、溶解，被强酸强弑腐蚀，不抗油脂,在受到紫外光照耀后易变色。PS主要分为通用级聚苯乙烯，高抗冲级聚苯乙烯和发泡聚苯乙烯，属五大通用热塑性合成树脂之一。1.1.1 聚苯乙烯优缺点优点：聚苯乙烯具有透亮、成型性好、刚性高、化学性能与电绝缘性优良、低吸湿性和价格低廉等优点.缺点：聚笨乙烯质脆，冲击强度不高，耐环境应力开裂与耐溶剂性能、耐热性能差,导电性能差。1.1.2 聚革乙烯的应用对PS进行改性，不仅改善了PS的性能，除了作为工程塑料材料以外，同时也扩大了其它方面的应用领域。包装材料淀粉接枝PS加工成膜、包装材料等，其外观、降解性能志向，如20%-30%的淀粉接枝PS制成瓶子的强度与通用PS塑料瓶类
9、似。淀粉接枝PS与PS共混型一次性快卷用具、包装盒等，气密性和机械强度高，成本低，户外干脆照耀降解快，上埋降解亦佳。胶粘剂PS的分子结构中含有苯环，刚性大，与极性物质的粘结性较差。用PS制得胶粘剂的强度差，且胶层硬而脆，需加入改性剂进行处理。在PS大分子链上引入极性基团，使其相互交联形成酯类聚合物，明显改善r对极性物质的粘结性。防水涂料李良波等探讨r用丙烯酸接枝改性废PS泡沫塑料，与石油沥青共混，制得水乳性防水涂料，用作建筑物层顶防水材料。试验结果表明，丙烯酸可增加乳化效果，比单纯PS改性材料柔韧性好，也可改善涂料的附若与成膜性能，涂料的性能指标达到防水涂料的要求。农用薄膜塑料PS、PVC与P
10、E与农药混合制成农用薄膜，覆盖在农作物上，可缓慢释放出农药；或将药物F脆包封在塑料中，通过表面微孔释放.在各种农药缓/控群剂中，工艺较成熟、品种较多、生产量较大的仍旧是微胶囊剂。它是通过物理或化学方法使农药和其它物质分散成微米级微粒，然后用聚合物包袱和固定起来，形成具有肯定包覆强度并能缓/控释原药的半透膜胶囊。囊经般为5-200m,囊皮可以是自然的、半合成的或者合成的高分子化合物，包括蛋白质类、高分子碳水化合物、纤维索类、脂肪酸与其衍生物、无机高分子、乙烯基聚合物、聚酰胺、聚额酯和聚酯等。医药苯乙烯-马来酸好共聚物、肝素同系物等具有协同抗肿瘤活性，与常见的小分子抗肿瘤药物配伍运用能够使复合药物
11、的抗肿瘤活性增加。另外，在装有搅拌器、何流冷凝器和温度计的三口瓶中，加20Oml蒸福水和2g淀粉进行搅拌，加热使淀粉全部溶解，在另医烧杯中加引发剂溶解在甲基丙烯酸甲脂单体中，当引发剂全部溶解后，再加入苯乙烯，在剧烈搅拌下把单体苯乙烯溶液加入冷至室温的淀粉水溶液的烧杯中，测定PH值7,补加几滴碱液，直到碱液PH值=7为止，通水进入冷却器，缓慢在水浴上加热升温至76C,反应2-3h,在此温度下维持3h,将共聚物过滤，用水洗涤几次直到除去淀粉为匕加入】滴碱液视察蓝色消逝（淀粉被洗净）。在409-50=C下干燥，过30目筛，此共聚物可制造牙托粉，还可以用于干燥假牙C把10%PS-二氯甲烷溶液与】份8%
12、明胶水溶液加入反应器中，高速搅拌乳化，形成油包水乳液。将上述乳液当心加入到1%明胶水溶液中，并进行搅拌，温度为37C,让二氯甲烷渐渐挥发，约5h后形成PS薄膜。改薄膜胶囊主要用于药物限制料放等领域。1.2 国内外探讨进展PS具有优良的运用性能，但是其耐环境应力、冲击性能与耐溶剂性能较差,热变形温度较低(7098C),使它的应用受到限制。很多探讨者利用不同材料对聚苯乙烯进行了改性。主要的改性方法有物理改性和化学改性。物理改性探讨方面，张卫勤等将十溟二苯酸(DBDPO)和三氧化二锌(Sb2O3)与聚苯乙烯进行复合加工制成阻燃高抗冲聚苯乙烯材料，并进行了试脸。发觉：m(DBDPO):m(Sb2O3)
13、=3:1时，阻燃效果和抗冲击效果最好。黄宏亮等T脆在线性低密度聚乙烯/高抗冲聚苯乙烯共混体系中加入路易斯酸，使体系发生FriCdel-CraftS烷基化反应，考察了不同AlC1.含量、反应时间和反应温度对体系增容效果的影响。苑红青，谢小林等用硅烷偶联剂对纳米TiCh进行修饰，然后添加进聚苯乙烯体系，并探讨了PS/纳米TiOz复合材料进行负灯紫外老化处理。结果表明:紫外老化处理过的PS/纳米Ti2复合材料拉伸性能、冲击强度、耐热性能与硬度卜.降不大。所以纳米Tio2能够减缓紫外线对聚苯乙烯材料的老化C化学改性探讨方面,Monteiro等在低链转移常数RAFT试剂存在的条件下,通过乳液聚合得到了3
14、080nm的聚苯乙烯纳米粒子网。优点是聚苯乙烯纳米柿子数目较多，粒径尺寸较小，工艺较为简洁。不足是乳液在热力学上不稳定，而旦须要大力搅拌，随着静置时间的变K,乳胶粒子始终会聚集从而长大，最终将会分层。而且乳液的分散相不匀称，不透亮，不利于大规模生产。Musyanovyc等采纳三元共聚物HAS作为引发乳化剂，通过乳液聚合制备r单分散稳定的聚苯乙烯纳米粒子，其粒径为90150nmO刈。该方法的优势是：乳化剂用量较少，成本较低，可连续进行共聚反应从而制备多种功能的聚苯乙烯纳米粒子。不足之处是产物粒径较大且分布较宽，乳液聚合体系不稳定。Atik和ThomaS采纳不同引发剂，乳化剂是十六烷基三甲基溟化铉
15、，助乳化剂是己醉，单体是苯乙烯，制备了单分散的乳胶粒子优点：体系中乳胶粒子的粒径和平均分子量改变不大，乳液体系稳定，不足：成本高（乳化剂用敌大导致），乳胶粒形态难以限制，一些合成条件如强酸、强碱和因子强度比较高的状况下，难得到稳定的微乳液。1.3 本课题探讨H的与意义针对聚苯乙烯与无机纳米材料共混改性的发展状况，对掺杂物的分散状态，殄杂聚笨乙烯结构与性能的关系进行探讨。为此，本文利用硅烷偶联剂修饰过的纳米TiC2掺杂在聚苯乙烯中，添加不同含成的纳米Ti2,以考察纳米TiO2用贷对聚苯乙烯的力学性能以与热性能的影响，从而探究其:最佳用量.2试验部分2.1 试酷仪器与药品试验药品参见表2-1:表2
16、-1试验药品一览试验药品型号/牌号生产厂家聚苯乙烯(PS)666D北京燕山石油化工公司生产纳米二转化钛(Tio2)TC30山东正元纳米材料工程有限公司生产硅烷偶联剂1.IC38KenriChPetroChemiCaIS公司抗氧剂(1010)AR天津市大茂化学试剂厂硬脂酸AR天津市大茂化学试剂厂乙醛AR天津市大茂化学试剂厂异丙醇AR天津市大茂化学试剂厂其他化学试剂为分析纯，运用前未精制。试验仪器参见表2-2：表2-2试验仪器一览设备名称型号/牌号生产厂家平板硫化机X1.B-D3503502青岛华天接工贸有限公司万能制样机WZY-240承例益和检测设备有限公司万能试脸机WJW-20kW长春市智能仪
17、器设备有限公司维卡软化点温度测定仪XWB-300E(F)承德衡通试验检测仪器有限公司塑料双棍开炼机X(三)K-160无锡市创成橡胶有眼公司超声波细胞粉碎机JYD-900上海之信仪器有限公司冲击试验机（悬臂梁）XJV承谯益和设备有限公司恒温水浴箱KQ-2200Dv上海精密仪器仪表有限公司2.2 纳米TiOz的修饰首先将肯定好（本论文中偶联剂用医为纳米TiOz质侬的3%）o偶联剂溶解在乙醇中水解，将纳米TiOz在异丙醉溶液中悬浮，混合两种溶液，在室温下搅拌0.5h后，超声波（JY92-11超声波细胞粉碎机，600W）分散18min,然后在80I恒温水浴中超声（KQ-220ODV）偶联120min,
18、苹取多余的偶联剂，真空干燥，粉碎过250目筛，接着真空干燥，得到偶联剂修饰的纳米TiO2。（述药品也要在表格中列出）2.3 聚苯乙烯/Ti2纳米复合材料的制备将表面修饰后的纳米TiO2通过熔融共混的方式掺杂到聚笨乙烯中，以170C在开炼机上熔融共混IOmin,转速：64r/min;掺杂纳米TiO2质埴占聚苯乙烯的配比参照表2-30.6wt%、0.9wt%3.3 Wt%、1.5wt%时，PS/纳米Tio2纳米复合材料的冲击强度曲线。30-118-纳米Ti0,含量，wt%图3-3纳米TiOz含最对PS/纳米TiOz材料冲击强度的影响图3-3显示的PS/纳米TiO2复合材料的冲击强度随着纳米TiO2
19、含量的增加而增加，当纳米TiOz含量约09wt%时，该复合材料的冲击强度增加至哥大2.91kJm2然后随着纳米TiO2含量的增加而下降,这可能是因为TiOz含量小于09wt%时，纳米TiOz甚少团聚，会匀称的分散在PS基体中，当该材料受到外力冲击时，会使裂纹产生的能让降低，从而增加复合材料的冲击强度。当纳米Ti2含最超过09wt%,纳米粒子相聚过近简洁形成团簇，当受到外力冲击时会形成微裂纹的引发点，简洁发展成大范国开裂，使豆合材料的冲击强度降低。基于以上分析，可以发觉PSTi2纳米复合材料的冲击性能随纳米TiO2的掺加量增加而先增大后减小。3.3维卡软化温度的分析图3-4纳米TiO2含量对PS
20、/纳米Tio2材料维卡软化温度的影响图3-4为纳米TiO2添加分别为Owt%、0.3wt%、06wt%0.9wt%、1.2Wt%、1.5wt%时，聚苯乙烯/Ti2纳米复合材料的维卡软化温度改变曲线。图3-4显示了随着纳米TiOa添加量的增加，PS/纳米TiOz复合材料的维K软化温度是降低的，但是降低的幅度不大C这是因为在聚合物填充体系中，填充粒子是由化学键与聚合物连接的。纳米TiO2作为填充进必体的刚性粒子，由于H身的表面活性，填充高分子链，纳米Ti2粒子与PS分子链以化学键结合后,PS分f鞋运动受到牵制，拉伸高分f鞋段，起到解缠的作用，便分子能之间的物理缠结点削减，导致复合材料耐热性卜.降C
21、结语本文采纳硅烷偶联剂对纳米TiOz进行了表面有机改性，采纳熔融共混的方法制备rpsi2纳米复合材料，通过试验探讨和理论分析，主要得出以下结论：(1)随着纳米TiO2加入故的增加，纳米史合材料的拉伸强度先增大后减小,当改性后纳米Tio2添加量为09wt%时，材料的拉伸击强度达到最大值35.7MPae(2)随着纳米TiOz加入量的增加，纳米复合材料的冲击强度先增大后减小,当改性后纳米Tio2添加量为09wt%时，材料的冲击强度达到最大值2.91kJm20(3)随着纳米TiO2加入量的增加，纳米复合材料的维卡软化温度降低，但是幅度不大。参考文献Hl严洁，徐保明，李镇，等.聚羊乙烯纳米粒子的制备探讨
22、进展【5.广东化1,2012,39(4):9-10.121薛祖源.聚於乙烯生产与发展综述J化工设计,2006,16616.131于守武,桑晓明,肖淑娟,等.无机纳米粒子改性聚苯乙烯探讨进展J河北理工高校学报(自然科学版)，2009,31:88-92.|4|吴增青.我国聚苯乙烯的供需现状与市场分析J.当代石油石4t,2OO2,10(2):19-22.151张卫勤，杨其，郑保平，等.高抗冲聚苯乙烯的阻燃与增物探讨IJl.2009,37(11):14-17.161黄宏亮.官能化1.1.DPE与其合金材料(1.1.DPE/HIPS)的制备与结构性能探讨D.长春:中国科学院长春应用化学探讨所,2000:
23、56-71.17范红青,谢小林,权红英,等.纳米氧化钛改性聚苯乙烯耐紫外光老化性能的探讨J.江西化工,2010,1(1):69-72.8MonteiroMJ,deBarbeyracJ.Free-radicalPolymerizationofStyreneinEmulsionUsingaReversibleAddition-fragmentationChainTransferAgentwitha1.owTransferConstantiEffectonRatcjParticleSize,andMolecularWeightfJ.Macromoleculcs,2001,34(13):4416-44
24、23.9MusyanovychA,AdlerHJP.Hydroperoxide-ContainingTerpolymersAsinisurfsinEmulsionPolymerizationofStyreneJ.1.angmuir,2003.19(23):9619-9624.oMusyanovychA,AdIerHJP-GraftingofAminoFunctionalMonomerOntoinitiator-modifiedPolystyrenePartiCleSJ.1.angnuir,2005,21(6):2209-2217.AtikSS,ThomasJK-PhotoinducedReac
25、tionsinPolymerizedmicroemulsionsJl.JAmrChemSoc,1983,105(14):4515-4519.2AtikSS,ThomasJK.PolymerizedMicroemulsions(J).JAmrChemSoc,1981,103(14):4279-4280.13tikSS,ThomasJK.PhotochemistryinPolymerizedMicroemulsionsystemsJ.JAmrChemSoc,1982,104(22):5868-5874.【川张以河,付绍云,李国耀.聚合物基纳米复合材料的增加增韧机理J高技术通iK,2004,14(5
26、):99-105.致谢本文从拟定到完成，历经数月，思绪万千。在论文写作期间我的导师李丽霞老师对我不仅传道授业解感，而且还教我如何做人，令我受益良多。不管是在学习理论，还是对论文进行选题、资料查询、开题、试验和撰写的每一个环节，都得到李附霞老师的耐性指导和帮助.借此机会我向我的导师表示诚心的感谢！我感谢化学系的任课老师，正是他们对我细心仔细的训海，让我真正的学习到r工作的本事，教会r我做人的方式，感谢你们！我还要感谢我的母校一衡水学院，他为我供应了良好的学习环境，让我的高校生活丰富多彩，在我人生的画卷上写上r重卡的一笔。我还要感谢家人对我的支持和关爱。感谢在一起开心的度过毕业论文小组的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和怀疑，直至本文的顺当完成。最终，再次对关切、帮助我的老师和同学表示诚心地感谢。
