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纳米金属粒子/聚苯乙烯(NPs/PS)复合材料的制备研究,可为惯性约束聚变(ICF)中Z箍缩的氘代聚苯乙烯(DPS)导电丝阵材料——NPs/DPS纤维的研制奠定基础。 以液相化学还原法制备纳米银(AgNPs)溶胶,采用正相微乳液聚合法原位聚合制备了纳米银/聚苯乙烯(AgNPs/PS)复合材料。通过正交实验,研究了苯乙烯(St)浓度、引发剂用量、反应温度对AgNPs/PS复合材料基体重均分子量及其分子量分布的影响。利用傅立叶转换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、透射电镜(TEM)、凝胶渗透色谱(GPC)、热重分析仪(TG)等仪器对复合材料进行测试分析。结果表明,此方法实现了AgNPs与PS的有效复合、复合材料基体结晶性有所提高、AgNPs在聚合过程中形貌保持较好且在基体中分散均匀、复合材料基体的重均分子量可达30万以上且分子量分布≤1.7,AgNPs/PS复合材料的热分解温度随AgNPs掺量增加而升高。 利用反相微乳液法制备了AgNPs溶胶,并采用反相微乳液聚合法进行原位聚合制备了AgNPs/PS复合材料。结果表明,复合材料基体的重均分子量可达1.2万、分子量分布指数≤1.5,且AgNPs(平均粒径约5.0nm)在基体中分散均匀。 采用分散聚合法制备纳米铝/聚苯乙烯(AlNPs/PS)复合材料,通过正交实验研究了AlNPs/PS复合材料的制备条件。结果表明,此方法所制得的AlNPs/PS复合材料为具有核壳结构的微球,平均粒径约1.5μm、复合材料基体重均分子量均在20万以上且分子量分布指数≤2.0、聚合后未见AlNPs发生氧化,复合材料的热稳定性随AlNPs掺量的增加而提高。 利用液相化学还原法制备了纳米铜(CuNPs)溶胶,采用正相微乳液聚合法,实现了St在CuNPs表面的原位聚合。结果表明,CuNPs在聚合过程中形貌保持较好、在PS基体中分散均匀、复合材料基体的重均分子量可达30万之上且分子量分布指数≤1.7,CuNPs/PS复合材料的热稳定性优于纯PS。 研究了不同种类、不同掺量和不同粒径的NPs对PS复合材料导电性的影响。结果表明,PS、AgNPs/PS(5wt%;ψAgNPs:98.8nm)、CuNPs/PS(5wt%;ψCuNPs:89.3nm)、AlNPs/PS(5wt%;ψAlNPs:107.4nm)的电导率分别为:1.0×10-16S·m-1、7.16×10-12S·m-1、2.41×10-12S·m-1和3.16×10-14S·m-1。其中,AgNPs/PS复合材料的导电性能最好,且导电性能随NPs的粒径增大而变优、也随掺量的提高而变优。 本文采用了正相微乳液聚合法、反相微乳液聚合法、分散聚合法制备了NPs/PS复合材料,分别实现了AgNPs、AlNPs及CuNPs在PS基体中的有效复合,且NPs在PS基体中分散均匀。研究了NPs的种类、粒径、掺量对复合材料导电性的影响,NPs掺杂能显著提高PS基复合材料的电导率。