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摘　要 : 用原位复合、溶胶 - 凝胶法制取热固性聚丙烯酸酯基纳米 SiO 2 包覆 TiO 2 的有机 - 无机纳米杂化材料 , 通过红外光谱 ( FT - IR) 、透射电镜 ( TEM) 、扫描电镜 ( SEM) 、 X 射线能量色散谱仪 ( EDAX) 、紫外 - 可见光谱 (UV - Vis) 等对材料的结构和性能进行了表征 , 通过实验证明了纳米 TiO 2 - SiO 2 复合物对紫外线有很好的吸收性能 , 应用到丙烯酸树脂材料中具有很好的紫外线屏蔽效果。     关键词 : 溶胶 - 凝胶法 ; TiO 2 - SiO 2 ; 聚丙烯酸酯 ; 紫外线屏蔽 ; 纳米杂化材料 ; 制备与表征     0 　引　言     纳米 TiO 2 作为一种新型无机材料 , 与传统的二氧化钛相比 , 表现出更加优异的性能。如具有很强的紫外线屏蔽功能和光电催化特性 , 适量的纳米 TiO 2 存在于涂料中不仅可以提高涂料的耐候性 , 延长涂层的寿命 , 而且还将赋予涂料抗菌、防霉和自洁等功能。但纳米 TiO 2 过强的光催化作用 , 在太阳光尤其在紫外线的照射下能降解涂料中的成膜剂 , 造成涂膜粉化 , 纳米 TiO 2 作为强极性的氧化物 , 在有机溶剂中很难分散 [ 1, 2 ] ; 纳米 SiO 2 具有极强的紫外吸收、红外反射、触变性及其刚性等特点 , 涂料中适量的纳米 SiO 2 存在 , 可提高有机涂层的硬度、耐刮伤性、耐老化性及耐沾污性等性能 [ 3, 4 ] 。而当纳米 SiO 2 与纳米 TiO 2 共生或纳米 SiO 2 覆盖于纳米 TiO 2 的表面时 , 极性比较弱的纳米 SiO 2 可以改善纳米 TiO 2 的表面特性 , 使其具有更好的亲油性 , 而且还可以封闭纳米 TiO 2 的光催化作用 , 从而提高涂料的耐候性和分散稳定性 , 使涂料的品质得到进一步提高 [ 5 ] 。因此如何制备含有纳米 TiO 2 、 SiO 2 的涂料 , 特别是制备含有纳米 SiO 2 包覆纳米 TiO 2 的涂料或制备聚合物基纳米 SiO 2 包覆纳米 TiO 2 的有机 - 无机纳米杂化材料成为制备高性能纳米材料的研究热点之一。    溶胶 - 凝胶 ( sol - gel) 法可以在温和反应条件下合成微米级、纳米级甚至分子水平的新型有机 - 无机复合材料 [ 6 - 8 ] , 其杂化材料中有机相与无机相间可以从无化学键到以氢键、共价键结合 [ 8 ] 。本文采用原位复合、溶胶 - 凝胶法制备聚丙烯酸酯基纳米 SiO 2 包覆 TiO 2 的有机 - 无机纳米杂化材料。并通过对这种高分子 - 无机杂化纳米复合材料微观结构及相关性能的测试 , 研究了材料的结构和形态及无机相含量对纳米杂化材料性能的影响。     1 　实验部分     1. 1 　原　料     钛酸正丁酯 [ Ti (OC 4 H 9 ) 4 , TBOT]: 分析纯 , 天津汇英试剂公司 ; 正硅酸乙酯 ( TEOS) : 分析纯 , 北京化学试剂公司 ; 无水乙醇、丙酮、浓盐酸均为分析纯 , 武汉化学试剂厂 ; 热固性聚丙烯酸树脂 : 自制 , 固含量 ( 质量分数 ) 为 60% , 分子链带有羟基、羧基。    1. 2 　聚丙烯酸酯 /TiO 2 - S iO 2 纳米杂化材料的制备     将一定比例的 TBOT 、 TEOS 与热固性聚丙烯酸酯溶液混合均匀 , 通过分散相中的溶胶 - 凝胶反应 , 在聚合物连续相中形成分散纳米无机相 , 在杂化材料中无机组分与聚合物组分形成具有特定结构的互穿网络。在室温、剧烈搅拌下于热固性聚丙烯酸酯的丙酮溶液中慢慢滴加计算量的 TBOT 、 TEOS 的无水乙醇溶液 ( 用量为总量的 75% ) , 滴毕 , 继续搅拌 2 h; 然后在室温下缓慢滴加含有 H 2 O 、浓 HCl 和无水乙醇的混合溶液 ( 各种物质总量相对于钛酸正丁酯 , 溶液中均有物质的量比 n (H 2 O) ∶ n [ Ti (OBu) 4 ] = 1 . 1, n (EtOH) ∶ n [ Ti (OBu) 4 ] = 4, n (HCl) ∶ n [ Ti (OBu) 4 ] = 0 . 02; 相对于正硅酸乙酯 , 溶液中均有 n (H 2 O) ∶ n [ Si(OEt) 4 ] = 4, n (EtOH) ∶ n [ Si (OEt) 4 ] = 4, n (HCl) ∶ n [ Si (OEt) 4 ] = 0 . 002) , 强力搅拌至形成凝胶 , 陈化 , 制膜后 70 ℃ 真空干燥或真空干燥后研磨。     1 .3 　样品分析与表征     利用 FT - IR 红外光谱仪 (Nicolet - Avatar360 型 ) 定性分析 TiO 2 表面包覆 SiO 2 结构及杂化物中各官能团的振动情况 ; 样品形貌在日本的 JEOL - JEM- 100SX 型透射电镜 ( TEM) 上进行 , 将固态样品经乙醇溶解后取 1 滴滴于铜网上 , 晾干后在透射电子显微镜上观察摄像 ; 用日本 Hitach H - 600 扫描透射电镜上进行无机成分分析 , 能量色散 x 射线微区分析 (EDAX) 在日本 Hitach PV9100 型能谱仪上进行。紫外 - 可见光吸收分析采用 UV - 2550 型紫外分光光度计 , 扫描范围 : 200 ～ 800 nm 。     第 1/3 页　首页　下页　尾页 中国艺术涂料网“转载文章，请注明：文章来源中国艺术涂料网”

关键词： 材料纳米 无机