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《畢業(yè)論文——聚甲基丙烯酸甲酯包裹二氧化鈦納米顆粒的制備和表征》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、聚甲基丙烯酸甲酯包裹二氧化鈦納米顆粒的制備和表征摘要:用聚甲基丙烯酸甲酯來改性二氧化鈦（TiO2）納米顆粒，以改善納米顆粒在分散介質(zhì)的穩(wěn)定性和降低TiO2納米顆粒與電介質(zhì)之間的密度不匹配，應(yīng)用于微膠囊型的電泳顯示。通過原位分散法用聚甲基丙烯酸甲酯來包裹納米顆粒。通過傅立葉紅外光譜（FTIR）、電泳光散射儀（ELS）和掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)聚甲基丙烯酸甲酯包裹的TiO2納米顆粒進(jìn)行表征。研究表明：聚甲基丙烯酸甲酯包裹的TiO2納米顆粒的密度與聚甲基丙烯酸甲酯包裹納米顆粒的厚度有關(guān)。通過熱重分析（TGA）可以測(cè)定PMMA層和納米顆粒提升的熱穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：分散；電子墨水；二氧
2、化鈦；納米顆粒前言控制膠體的性質(zhì)和二氧化鈦（TiO2）懸浮液的穩(wěn)定性對(duì)于制造不同的高性能產(chǎn)品非常重要，如涂料、化妝品及光催化劑等等[1-5]。TiO2納米顆粒由于高折射率、高白度也應(yīng)用于柔性顯示器的電子墨水中[6]。在電泳顯示應(yīng)用中，TiO2納米顆粒的分散穩(wěn)定性是最難解決的問題之一。近幾年已經(jīng)研究了幾種提高無機(jī)納米顆粒分散穩(wěn)定性的不同方法[7-12]。用聚合物包裹無機(jī)顆粒對(duì)其進(jìn)行表面改性不僅可以提高靜電斥力，而且斥力由于吸附了聚合物層又被稱為立體排斥。因此，降低了納米顆粒和分散介質(zhì)之間的密度不匹配，這是因?yàn)榫酆衔锇鼘拥拿芏缺燃{米顆粒密度小。這幾種方法中主要介紹原位聚合、核殼
3、型納米結(jié)構(gòu)[13-17]。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）適合作為包裹無機(jī)顆粒的原料是因?yàn)榭梢蕴岣咂浞稚⒎€(wěn)定性[18,19]。為了使聚甲基丙烯酸甲酯成功包裹TiO2納米顆粒，應(yīng)該對(duì)無機(jī)材料進(jìn)行預(yù)處理。例如引入低聚物與TiO2納米顆粒的羧酸官能團(tuán)形成連接體[20]。在該方法中，首先用甲基丙烯酸對(duì)TiO2納米顆粒表面的乙烯基進(jìn)行改性，然后用鹽酸處理使納米顆粒的zeta電位在等電點(diǎn)（IEP）以下。在這項(xiàng)研究中，引入甲基丙烯酸來對(duì)納米顆粒的乙烯基官能團(tuán)進(jìn)行表面預(yù)處理。為了改善甲基丙烯酸的羧基和TiO2納米顆粒表面的相互作用，可以用鹽酸使TiO2納米顆粒的表面低于它的IEP，使納米顆粒的表
4、面帶正電荷。然后，通過分散聚合的方法在改性過的TiO2納米顆粒表面合成聚甲基丙烯酸甲酯的包裹層。聚甲基丙烯酸甲酯包裹TiO2納米顆粒的表征，例如化學(xué)結(jié)構(gòu)、尺寸、形狀和形態(tài)分別可以通過傅立葉紅外光譜儀（FTIR）、電泳光散射（ELS）和SEM檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)通過分散聚合的方法制備TiO2/PMMA納米顆粒的核/殼結(jié)構(gòu)。二氧化鈦（TiO2，杜邦，美國(guó)），甲基丙烯酸甲酯（MMA，Duksan，韓國(guó)），甲基丙烯酸（MAA，Junsei，日本），聚（乙烯吡咯烷酮）（PVP，Aldrich，Mw=5000克/摩爾）為分析純，而220偶氮二異丁腈（AIBN,Junsei，日本）為優(yōu)級(jí)純。首先，將
5、3gTiO2納米顆粒溶于20mlHCL水溶液中，當(dāng)加入納米顆粒時(shí)調(diào)節(jié)三個(gè)不同的PH值分別為1、1.5和2。將處理過的顆粒加入溶有1g甲基丙烯酸甲酯和3g分散穩(wěn)定劑PVA的300ml甲醇中，以改變TiO2納米顆粒的表面疏水特征。然后在室溫下把自由基引發(fā)劑偶氮二異丁腈加入到上述的TiO2納米顆粒懸浮液中。將混合物加熱到60℃，把12g甲基丙烯酸甲酯緩慢地滴加到溶液中，在此溫度下攪拌12h。用甲醇洗滌產(chǎn)物，并且以2500r/min的轉(zhuǎn)速離心30min。最終制得粉末形式的產(chǎn)物。由不同的酸性溶液處理這些聚甲基丙烯酸甲酯裹的TiO2納米顆粒記為PMT，導(dǎo)致它們的表面都被聚甲基丙烯酸甲酯包
6、裹。例如，PMT1表示在PH值為1的鹽酸水溶液中進(jìn)行預(yù)處理的TiO2納米顆粒。用電泳光散射光譜儀（PhotalELS-8000，OtsukaElectronics）觀測(cè)用聚甲基丙烯酸甲酯包裹TiO2納米顆粒的大?。挥脪呙桦娮语@微鏡（SEM）（HitachiS-4300，10kV）觀察顆粒的形態(tài)。SEM試樣涂覆有鉑，并通過離子濺射制得。用聚甲基丙烯酸甲酯包裹TiO2納米顆粒的熱性能也可以通過熱重分析（PolymerLab，TGA300）測(cè)定，加熱率為208C/min。此外，可以通過FTIR（PerkinElmerSystem2000）來研究聚甲基丙烯酸甲酯包裹的顆粒的結(jié)構(gòu)。圖1
7、表示在TiO2納米顆粒表面上逐步包裹的示意圖。TiO2納米顆粒和聚合物層之間的相互作用取決于TiO2納米顆粒的表面電荷。納米顆粒的表面電荷用PH緩沖溶液來控制。納米顆粒的密度由比重瓶來測(cè)定。PMMA包裹TiO2納米顆粒圖1.PMMA包裹TiO2納米顆粒的示意圖結(jié)果與討論P(yáng)MT2、PMT1.5和PMT2的TiO2/PMMA納米顆粒的核/殼結(jié)構(gòu)的密度在38℃的甲醇中分別測(cè)得為3.58g/cm3、3.07g/cm3和2.84g/cm3，說明聚甲基丙烯酸甲酯成功的包裹了納米顆粒，聚合物包裹后的顆粒密度都低于未包
