交联聚合物纳米粒子的调控制备及其性能的研究

编号：NMJS09591

篇名：交联聚合物纳米粒子的调控制备及其性能的研究

作者：舒天添

关键词： 聚合物材料; 消光剂; 树脂薄膜; 吸附剂;

机构： 西安石油大学

摘要： 在科学技术持续快速发展的现代社会背景下,聚合物材料在材料科学领域中占据重要地位。其中,交联聚合物材料,因其独特的网络结构和优异的物理化学性质,在涂料、粘合剂、塑料工业以及可持续能源、生物医学、环境保护等新兴领域展现出独特的应用价值。既能充分利用交联聚合物材料的优异性能,又能满足其在制备、加工、应用及回收利用方面的更高要求,成为学术界和工业界关注的热点。本研究基于交联聚合物纳米粒子,针对有机涂料、树脂薄膜材料以及废水中重金属治理应用领域的应用需求,制备了三种不同类型的交联聚合物纳米材料,深入探讨了其制备技术、性能调控以及应用潜力,以解决特定领域的应用难题。主要研究内容和结论如下: 1.脲醛树脂交联聚合物纳米微球的制备及其消光性能的研究 基于沉淀聚合法制备脲醛树脂交联聚合物纳米微球以探讨其在有机涂料领域的应用。通过调节反应温度大小制得粒径在0.4-2μm范围内的脲醛树脂聚合物微球（样品S1-S4）。将样品S1-S4分别与清漆混合喷到板面;数据显示S1-S4的pH值和含水分率几乎不变,表明其对清漆基体基本无影响。随着粒径的减小,样品的吸油值、比重、光泽度及重涂光泽度均随之下降,消光效果明显提高,S4达到最佳哑光效果。据此研发了一种简单,高效制备粒径可调脲醛树脂纳米微球的方法,并验证了制备工艺与产品消光性能的关联,为有机消光剂产品的开发与应用提供了支撑,扩展了有机消光剂在涂料领域的应用前景。 2.动态半缩胺醛交联聚合物纳米粒子的制备及构筑强韧可重塑薄膜性能的研究 基于沉淀聚合法用甲醛和4,4（1）-二氨基二苯甲烷（MDA）制备动态硬相微球,基于聚醚胺-400（PEDA-400）代替一些硬段（MDA）作为软段,制备动态软相微球以探讨此类材料在树脂薄膜材料应用领域。通过热压成型工艺,将不同比例的软硬微球混合粉末一步制备得到相应软硬混合材料（RSBMs）,RSBMs兼具卓越的强度和韧性。当硬相微球与软相微球的质量比为0.5:0.5时,得到的材料强度和韧性可达到兼顾的效果,其断裂强度为37.2 MPa,韧性为5.9 MJ/m3。与传统的非均匀材料相比,硬软混合材料的强度和韧性分别提高了168%和255%。据此研发了一种新型,有效制备具有均匀分布的软硬微域的热固性聚合物材料的方法,验证了该材料兼具独特强度和韧性性能,为树脂薄膜材料开发与应用提供了潜在可能性,拓宽了薄膜材料在树脂技术领域的应用视野。 3.磁性-聚合物核壳纳米粒子的制备及其重金属吸附性能的研究 基于沉淀聚合法以氨基修饰的Fe3O4粒子作为核,动态硬相微球作为壳,制备磁性-聚合物核壳纳米粒子（MP-CSN）吸附剂,以探讨其在废水重金属治理应用领域。性能实验结果表明,MP-CSN对铅、铜、锌以及钴离子表现出良好的吸附能力。其中,对铅离子的去除率最高,为88.22%;当铅离子浓度为140 mg/L、MP-CSN吸附剂的用量为0.2 mg/L、吸附时间为4 h时,最大吸附量为680 mg/g。据此研发了一种易回收、低成本制备磁性-聚合物核壳纳米粒子的方法,并验证了其具有磁响应性能,为吸附剂产品的开发提供了新方向,展现了其在环境友好型水处理材料应用方面的巨大潜力。 本论文通过三个具体的研究课题,展现了多种交联聚合物纳米材料在有机涂料、树脂薄膜材料以及废水中重金属治理等应用领域的广泛潜力,不仅为这些领域的材料研发和应用提供了宝贵的理论知识和技术参考,同时也对促进材料科学的可持续发展和环境保护作出了积极贡献。未来,随着相关研究的不断深入和技术的进一步发展,交联聚合物纳米材料的应用范围将更加广泛,其社会和经济价值也将进一步提升。