聚苯乙烯/铜纳米粒子复合材料的制备及性能研究
聚合物基纳米粒子复合材料兼具有高聚物的优异加工性能及纳米粒子的表面效应和尺寸效应等特殊性能，深受材料研究工作者的关注；其中，聚苯乙烯/铜纳米粒子(PS/CuNPs)复合材料的制备研究，可望为惯性约束聚变(ICF)中Z箍缩丝阵材料的研制奠定基础。
利用液相化学还原法制备铜纳米粒子(CuNPs)，通过单因素法研究了体系的反应温度、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)用量、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)用量和水合肼用量等因素对CuNPs的尺寸及尺寸分布的影响；CuNPs优化的制备条件为：PVP和CTAB的用量分别为3.0g和1.0g，水合肼的用量为0.06M，反应温度为70℃，反应时间2小时，所制得的纳米铜溶胶分散稳定性优异。利用紫外-可见吸收光谱仪(UV-Vis)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶转换红外光谱仪(FTIR)、透射电镜(TEM)和热重分析仪(TG)等对CuNPs进行了测试分析；制得的CuNPs的尺寸为10～20nm、属立方晶系，且粒子表面吸附有少量的保护剂PVP，这有利于防止铜纳米粒子的团聚及氧化。
采用原位乳液聚合法制备PS/CuNPs复合材料，通过正交实验研究了反应时间、反应温度和引发剂用量等因素对PS及PS/CuNPs合成的苯乙烯单体转化率、基体树脂PS分子量及其分布的影响；建立了复合材料最佳合成条件：引发剂用量为2.0％，反应温度为85℃，反应时间为7小时，PVP和CTAB的用量分别为3.0g和1.0g，苯乙烯单体的转化率可达90.2％。采用UV-Vis、XRD、FTIR、TG、GPC、TEM和FESEM等对PS/CuNPs复合材料进行了测试分析；聚苯乙烯/铜纳米粒子复合材料的尺寸为10～40nm，CuNPs的形貌和尺寸在聚合反应过程中未发生改变，且无团聚，实现了CuNPs在聚苯乙烯基体中的均匀分散；PS/CuNPs复合材料中PS基体的重均分子量均在20万以上，分布指数在2.0左右；与纯的PS相比，PS/CuNPs复合材料具有更加优异的热稳定性。
本文采用液相化学还原法制备了高分散稳定性的铜纳米溶胶，进一步采用原位聚合法实现了苯乙烯在铜纳米粒子表面的聚合，所制得PS/CuNPs复合材料中铜纳米粒子在PS基体中分散均匀。本文的研究工作具有一定的理论意义，并具有较高的实用价值。
铜纳米粒子;液相化学还原法;聚苯乙烯基复合材料;反应时间;纳米粒子
西南科技大学
硕士
材料学
刘才林
2012
中文
TB383
58
2012-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）