单分散纳米ZnO的制备及其在聚碳酸酯材料中的应用
发布时间：2021-06-30 22:21
聚碳酸酯（PC）由于具有良好的力学性能和高的透明度常用于制备保护性器件,但是其缺乏紫外线屏蔽能力,不能保护器件内的物品远离紫外线的伤害,且其受紫外线照射后易出现黄变现象,从而使得PC的应用受限。无机紫外线吸收剂如TiO2、ZnO等由于具有良好的稳定性,可作为功能助剂应用到聚合物中提高材料的紫外线屏蔽能力。但是,当添加的无机颗粒粒径较大或是在聚合物基体中发生团聚时,会造成光的Rayleigh散射,从而显著降低光学材料的透明度和力学性能。此外,PC的加工温度高,在熔融挤出的过程中,无机颗粒表面的改性剂会存在部分分解的现象,造成材料黄变。因此,如何制备粒径小、热稳定性好的无机纳米颗粒,并使其在聚合物基体中均匀分散,是开发光学级有机无机纳米复合材料的关键科学问题。论文采用沉淀法结合原位改性技术制备单分散纳米ZnO,并采用溶液-熔融母料法制备高透明、具有强紫外线屏蔽能力和耐光老化性能的PC/ZnO纳米复合材料,实现纳米颗粒在PC基体中的均匀分散。研究制备工艺条件对纳米ZnO的热稳定性和分散性,以及对PC/ZnO纳米复合材料性能的影响。研究内容及结论如下。通过沉淀法结合原位改性制备出单分散纳米Zn...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?（ａ）六方纤锌矿和（ｂ）立方闪锌矿结构［Ｍ】??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?（ａ）ｈｅｘａｇｏｎａｌ?ｗｕｒｔｚｉｔｅ?ａｎｄ?（ｂ）?ｃｕｂｉｃ?ｚｉｎｃｂｌｅｎｄｅｌ２０］??
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?北京化工大学专、丨ｋ学位硕士研究生学位论文???Ｍａｔｒｉｘ?Ｐｏｌｙｍｅｒ?Ｇｎｉｆｔｈｉｇ?Ｐｏｌｖｍｅｒ?Ｍａｔｒｉｘ?Ｐｏｈｍｅｒ??ｗ?，ｂ，＜＾Ｚｂ－??ＮａＤｏｐａｒｆｋｌ＊?Ｚ??－：??Ｉ??Ｎａｎｏｐａｒｔ?ｉｃｌｒ??图１４聚合物接枝改性原理图［５２］??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｇｒａｆｔ?ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｗｏ?ｐｏｌｙｍｅｒｓ１５２１??１．３光学级聚碳酸酯（ＰＣ）??聚合物材料是无机纳米填料实现其功能化的优异承载基体，其特性也是影响??纳米复合材料产品性质的关键因素之一。为了是制备出的光学级功能化纳米复合??材料，具有高透明的聚合物是首选作为基体材料［５６］。??高透明聚合物材料的代表之一为聚碳酸酯（ＰＣ），根据聚碳酸酯的分子结构，??主要有脂肪族、芳香族两大类，而双酚Ａ型聚碳酸酯因其独特的分子结构（如??图１－５所示），使得其应用最为广泛。而其光学级聚碳酸酯更是具有高透明性，??出色的韧性，优异的热稳定性及非常好的尺寸稳定性，使聚碳酸酯成为要求高性??能特性的应用中使用最广泛的工程热塑性塑料之一这种无定形的热塑性塑??料对可见光具有很高的透明度，在透明的刚性热塑性塑料中它的使用率最高，并??且比许多玻璃具有更好的透光特性。广泛应用于光学视觉应用、军车玻璃、汽车??工业、航空航天、医疗、食品卫生材料等［５８＿５９］。??ｃｈ３?ｎ??ｒ＝＼?Ｉ?／＝＼?ｕ?ｉ??十?—??ｃｈ３??图１－５双酚Ａ型聚碳酸酯的分子式??Ｆｉｇ．?１－５?Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?Ｆｏｎｍｕｌａ?ｏｆ?Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]有机羧酸改性氧化铝纳米颗粒在聚丙烯中的成核效果研究[J]. 蒋晓峰,赵世成,辛忠. 化工学报. 2019(10)
[2]聚碳酸酯在中国海拉尔地区户外自然老化失效分析[J]. 周名勇,江龙,王杉,周雨力,刘晗,李光宪,淡宜. 高分子材料科学与工程. 2013(12)
[3]光学级聚碳酸酯冲击断面典型形貌及形成机理[J]. 冯跃战,王波,郑海丽,陆波,王志新,郑国强,刘春太. 合成树脂及塑料. 2013(05)
[4]聚硼硅氧烷阻燃剂的合成工艺及其在聚碳酸酯中的应用[J]. 周文君,宋健,陈友财,王雪芹,张敬礼. 化工学报. 2012(10)
[5]高透明紫外阻隔聚碳酸酯/ZnO纳米复合高分子膜的制备与表征[J]. 王陶冶,曾晓飞,陈建峰. 北京化工大学学报(自然科学版). 2011(05)
[6]化学接枝改进ZnO-有机硅纳米复合材料的光学性能[J]. 张文飞,贺英,裴昌龙,宋继中,朱棣,陈杰. 高分子学报. 2010(12)
[7]硅烷类偶联剂KH-570对T-ZnOw的表面改性研究[J]. 曾桂生,邹建平,彭强,温珍海,李永佳,裴崇. 功能材料. 2010(03)
[8]光氧老化对聚碳酸酯结构和性能的影响[J]. 高炜斌,韩世民,杨明娇,江龙,淡宜. 高分子材料科学与工程. 2008(10)
[9]混合溶剂中硅烷偶联剂KH570对纳米ZnO的接枝改性（英文）[J]. 马书蕊,施利毅,冯欣,虞伟钧,鲁波. Journal of Shanghai University（English Edition）. 2008(03)
[10]聚碳酸酯在汽车和航空透明材料领域应用的研究进展[J]. 史国力,李复生,田红兵. 材料导报. 2006(S1)
博士论文
[1]氢氧化镁透明分散体及其聚合物基阻燃材料的制备和性能研究[D]. 王淼.北京化工大学 2016
[2]金红石型纳米TiO2在高分子材料抗老化功能改性中的研究[D]. 郭刚.四川大学 2005
硕士论文
[1]掺杂二氧化钒纳米分散体的制备及在节能涂料中的应用研究[D]. 许馨予.北京化工大学 2018
[2]聚碳酸酯/SiO2纳米复合材料的制备及力学与热性能研究[D]. 冯跃战.郑州大学 2015
[3]二氧化钛的表面修饰及其对聚碳酸酯性能的改性研究[D]. 杨智.南京理工大学 2013
[4]纳米ZnO及ZAO的制备和性能研究[D]. 李勇.太原科技大学 2012
[5]ZnO-聚苯胺纳米复合材料的制备及性能研究[D]. 李奉杰.安徽大学 2012
本文编号：3258603
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?（ａ）六方纤锌矿和（ｂ）立方闪锌矿结构［Ｍ】??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?（ａ）ｈｅｘａｇｏｎａｌ?ｗｕｒｔｚｉｔｅ?ａｎｄ?（ｂ）?ｃｕｂｉｃ?ｚｉｎｃｂｌｅｎｄｅｌ２０］??
?第一￥绪论???途每年约生产１０５ｔ，图１－２按区域显示了世界范围内氧化锌的消耗量。??：二??Ｓｏｔ＃？Ａｍｅｎｃａ??ｍｅｕＫｍ??ｍＨｔｆｆｆｈＡｅｎｍｃｎ??３１％?ｍ??图１－２氧化锌的全球消费量Ｐ３１??Ｆｉｇ．?１－２?Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ?ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ?ｏｆ?ｚｉｎｃ?ｏｘｉｄｅ［２３）??（１）化妆品行业??微粉化和纳米级ＺｎＯ能提供出色的保护来屏蔽长波（ＵＶＡ）和中波（ＵＶＢ）??紫外线辐射，是高效的紫外线屏蔽材料；并粉末颜色为白色，颜色稳定性好、无??毒，生物相容性好对皮肤无刺激等优点，具有美白防晒和抗菌的功效，因而在化??妆品行业广泛应用［２４］。??（２）纺织行业??纺织工业为纳米技术产品的商业化提供了巨大的潜力。赋予纺织品具有多种??功能如超疏水、透气、防紫外线等一直是研宄的热点［２５＿２６］。而纳米ＺｎＯ具有优??异是紫外屏蔽能力及超疏水性，是一种非常优异的抗紫外、防污的纺织添加剂。??ＡｔｅｓＡｔｅｓ等人［２７］利用微波辅助水热法生长了氧化锌纳米线，随后用硬脂酸功能??化，获得了?１５０°的水接触角，证明了超疏水性质。赋予自清洁，超疏水性和紫??外线ＵＶ阻隔性。结果表明，纳米ＺｎＯ可以作为一种理想的功能性纺织品涂层。??（３）橡胶工业??氧化锌的全球产量为ｌ〇５ｔ／年，其中５０％？６０％的量被橡胶工业所消耗，用于??制造不同的交联橡胶［２８］。Ｉｂａｒｒａ等人［２９］采用ＺｎＯ作为羧化弹性体交联剂，生产??拉伸强度高，抗撕裂，硬度高，滞回性好的硫化胶。且ＺｎＯ的添加还能保护生??产的橡胶免受真菌和紫外线的伤害。??（４）光催化剂??光激发光催化剂后会在
?北京化工大学专、丨ｋ学位硕士研究生学位论文???Ｍａｔｒｉｘ?Ｐｏｌｙｍｅｒ?Ｇｎｉｆｔｈｉｇ?Ｐｏｌｖｍｅｒ?Ｍａｔｒｉｘ?Ｐｏｈｍｅｒ??ｗ?，ｂ，＜＾Ｚｂ－??ＮａＤｏｐａｒｆｋｌ＊?Ｚ??－：??Ｉ??Ｎａｎｏｐａｒｔ?ｉｃｌｒ??图１４聚合物接枝改性原理图［５２］??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｇｒａｆｔ?ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｗｏ?ｐｏｌｙｍｅｒｓ１５２１??１．３光学级聚碳酸酯（ＰＣ）??聚合物材料是无机纳米填料实现其功能化的优异承载基体，其特性也是影响??纳米复合材料产品性质的关键因素之一。为了是制备出的光学级功能化纳米复合??材料，具有高透明的聚合物是首选作为基体材料［５６］。??高透明聚合物材料的代表之一为聚碳酸酯（ＰＣ），根据聚碳酸酯的分子结构，??主要有脂肪族、芳香族两大类，而双酚Ａ型聚碳酸酯因其独特的分子结构（如??图１－５所示），使得其应用最为广泛。而其光学级聚碳酸酯更是具有高透明性，??出色的韧性，优异的热稳定性及非常好的尺寸稳定性，使聚碳酸酯成为要求高性??能特性的应用中使用最广泛的工程热塑性塑料之一这种无定形的热塑性塑??料对可见光具有很高的透明度，在透明的刚性热塑性塑料中它的使用率最高，并??且比许多玻璃具有更好的透光特性。广泛应用于光学视觉应用、军车玻璃、汽车??工业、航空航天、医疗、食品卫生材料等［５８＿５９］。??ｃｈ３?ｎ??ｒ＝＼?Ｉ?／＝＼?ｕ?ｉ??十?—??ｃｈ３??图１－５双酚Ａ型聚碳酸酯的分子式??Ｆｉｇ．?１－５?Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?Ｆｏｎｍｕｌａ?ｏｆ?Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]有机羧酸改性氧化铝纳米颗粒在聚丙烯中的成核效果研究[J]. 蒋晓峰,赵世成,辛忠. 化工学报. 2019(10)
[2]聚碳酸酯在中国海拉尔地区户外自然老化失效分析[J]. 周名勇,江龙,王杉,周雨力,刘晗,李光宪,淡宜. 高分子材料科学与工程. 2013(12)
[3]光学级聚碳酸酯冲击断面典型形貌及形成机理[J]. 冯跃战,王波,郑海丽,陆波,王志新,郑国强,刘春太. 合成树脂及塑料. 2013(05)
[4]聚硼硅氧烷阻燃剂的合成工艺及其在聚碳酸酯中的应用[J]. 周文君,宋健,陈友财,王雪芹,张敬礼. 化工学报. 2012(10)
[5]高透明紫外阻隔聚碳酸酯/ZnO纳米复合高分子膜的制备与表征[J]. 王陶冶,曾晓飞,陈建峰. 北京化工大学学报(自然科学版). 2011(05)
[6]化学接枝改进ZnO-有机硅纳米复合材料的光学性能[J]. 张文飞,贺英,裴昌龙,宋继中,朱棣,陈杰. 高分子学报. 2010(12)
[7]硅烷类偶联剂KH-570对T-ZnOw的表面改性研究[J]. 曾桂生,邹建平,彭强,温珍海,李永佳,裴崇. 功能材料. 2010(03)
[8]光氧老化对聚碳酸酯结构和性能的影响[J]. 高炜斌,韩世民,杨明娇,江龙,淡宜. 高分子材料科学与工程. 2008(10)
[9]混合溶剂中硅烷偶联剂KH570对纳米ZnO的接枝改性（英文）[J]. 马书蕊,施利毅,冯欣,虞伟钧,鲁波. Journal of Shanghai University（English Edition）. 2008(03)
[10]聚碳酸酯在汽车和航空透明材料领域应用的研究进展[J]. 史国力,李复生,田红兵. 材料导报. 2006(S1)
博士论文
[1]氢氧化镁透明分散体及其聚合物基阻燃材料的制备和性能研究[D]. 王淼.北京化工大学 2016
[2]金红石型纳米TiO2在高分子材料抗老化功能改性中的研究[D]. 郭刚.四川大学 2005
硕士论文
[1]掺杂二氧化钒纳米分散体的制备及在节能涂料中的应用研究[D]. 许馨予.北京化工大学 2018
[2]聚碳酸酯/SiO2纳米复合材料的制备及力学与热性能研究[D]. 冯跃战.郑州大学 2015
[3]二氧化钛的表面修饰及其对聚碳酸酯性能的改性研究[D]. 杨智.南京理工大学 2013
[4]纳米ZnO及ZAO的制备和性能研究[D]. 李勇.太原科技大学 2012
[5]ZnO-聚苯胺纳米复合材料的制备及性能研究[D]. 李奉杰.安徽大学 2012
本文编号：3258603
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