聚合物材料为模板的多孔陶瓷材料的制备研究及结构控制
采用浓乳液聚合方法制备了聚苯乙烯和聚丙烯酰胺聚合物泡孔材料，用此泡孔材料作为制备多孔陶瓷材料的模板，通过溶胶—凝胶工艺，制备出了孔结构可以有效调节的多孔陶瓷材料。考察了聚合物模板的亲水性，孔隙大小以及溶胶液浓度对于陶瓷孔隙大小的影响，并采用扫描电子显微镜对所制备的陶瓷材料进行了形态表征。
在浓乳液体系中分散相体积分数大于74％，分散相液滴呈现一种紧密堆积甚至相互轻微挤压变相的状态，如果高速搅拌，那么堆积的液滴直径会趋于均匀，且可以通过乳化剂浓度、分散相体积分数以及搅拌速度等参数来控制液滴尺寸。基于以上列出的浓乳液聚合体系的特点，可以将浓乳液聚合制备的泡孔材料作为模板，通过溶胶—凝胶工艺制备多孔陶瓷材料，由于此模板制备方法简单，结构规整，而且孔尺寸可控制，所以可用以实现多孔陶瓷材料结构可控的目的。
聚苯乙烯模板制备多孔陶瓷。以苯乙烯和交联剂为连续相、水为分散相制备浓乳液，分散相体积分数Ф大于74％，可达到89％，聚合后得到聚合物泡孔材料。将制得的泡孔材料浸泡在异丙醇钛和异丙醇的混合液中，浸泡充分后干燥、烧结，即制备出多孔二氧化钛陶瓷材料。实验用扫描电镜对所制备陶瓷材料的孔结构进行了表征。实验表明，随着模板分散相体积分数的提高，陶瓷材料的整体结构变致密，大孔缺陷减少，平均孔隙减小。
聚丙烯酰胺模板制备多孔陶瓷。以丙烯酰胺和交联剂为连续相、环己烷为分散相制备浓乳液聚合，分散相体积分数Ф大于74％，可达到85％，聚合后得到聚合物泡孔材料。将所得的泡孔材料浸泡到异丙醇钛和异丙醇的混合液中，浸泡充分后干燥、烧结，即制备出多孔二氧化钛陶瓷材料。由于聚丙烯酰胺具有比聚苯乙烯强的亲水性，聚丙烯酰胺泡孔材料能与溶胶溶液中的羟基很好的结合，从而改善模板在溶胶溶液中的浸泡效果，与聚苯乙烯模板体系相比，聚丙烯酰胺模板中的孔隙更易被溶胶液充满，由此制备出的多孔陶瓷粒径的均匀性、规整性、堆积紧密程度都优于前体系。同时随着模板分散相体积分数的提高，陶瓷材料的整体结构变化与聚苯乙烯模板体系的情况相似，即随着模板分散相体积分数的增加，陶瓷结构变致密，大孔缺陷减少，平均孔隙减小。实验还研究了溶胶溶液的浓度对于多孔陶瓷结构的影响，将聚丙酰胺模板分别浸泡到不同浓度的溶胶溶液中，通过对扫描电镜及密度数据的观察表明，随着溶胶液中异丙醇钛比例的增加，陶瓷结构变致密，平均孔隙减小，同时大孔缺陷也有所减少。
相反转乳液聚合的研究。为了改善模板结构的均匀性，本课题还进行了相反转乳液聚合制备泡孔材料的研究，制备出了孔隙小、结构致密的聚苯乙烯泡孔材料，并以此材料为模板成功制备出了多孔陶瓷。
多孔陶瓷;溶胶-凝胶法;二氧化钛;浓乳液聚合;泡孔材料;相反转乳液聚合
北京化工大学
硕士
高分子化学与物理
杜中杰
2006
中文
TQ316.334;TQ174.758.2;TB383
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2006-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）