含硅烷类大分子偶联剂无机填料对其复合材料性能影响

The surface of inorganic materials had been modified by "grfting from" and "grafting onto".A series of macromolecular coupling agents with different structures such as block, graft and star types will be prepared by atom transfer radical polymerization and radical polymerization. The modified fillers by macromolecular cooupling agents will be introduced into polymeric matrix (PS and PP) for composites. Because the composites owns macromolecular coupling agents, the polymer of macromolecular coupling agents can intertwist or bond with polymeric matrix. Thus, the proper interfacial layers form between fillers and polymeric matrix. The component, structures, thickness and properies of interfacial layer in the composite will be studied by comparing with composite contain micromolecular coupling agents. The relation between properties of interfacial layer and composite will be constructed, which provide the theoretics data and support for desgining composites.

本研究分别以接枝到和接枝于技术对无机物进行表面接枝改性：以原子转移自由基聚合和传统治自由基聚合等制备嵌段形、接枝形、星形、无规等不同结构硅烷类大分子偶联剂，并用其接枝到二氧化硅等无机物表面；以表面引发原子转移自由基聚合在无机物表面接枝目标聚合物；以这些经表面接枝聚合物的无机物为填料分别加入到聚苯乙烯及结晶性聚丙烯等不同种类聚合物基体中制备系列复合材料。由于这些复合材料中无机填料表面接枝有高分子，这些高分子可以与聚合物基体产生物理缠绕以及化学键连（如氢键）等相互作用，因而在聚合物基体与无机填料间能形成更理想的界面。以相应的包含小分子硅烷偶联剂的复合材料为参照物，深入研究这些包含大分子硅烷偶联剂的复合材料界面组成、结构、厚度及性能对复合材料性能的影响。建立界面性质与复合材料间的关系，为设计合成复合材料提供理论数据和实验支持。

“含硅烷类大分子偶联剂无机填料对其复合材料性能影响”主任基金项目。.采用传统治自由基聚合与原子转移自由基聚合，以苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯以及甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷等为单体制备嵌段形、星形以及接枝形等不同结构硅烷类大分子偶联剂。利用红外、核磁、热失重等对其结构、组成和性能进行了研究。并用其处理二氧化硅进行表面接枝到反应。以处理过的二氧化硅为填料添加到聚苯乙烯等聚合物基体中制备复合材料。研究不同结构、组成的大分子偶联剂对复合材料性能的影响。采用电子万能试验机对力学性能进行了表征。采用动态力学谱仪对其粘弹性进行研究。.此外利用表面引发原子转移自由基聚合在二氧化硅粒子表面接枝苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯等组成的共聚物；采用红外、X-射线光电子能谱等对接枝前后二氧化硅粒子的表面组成、结构进行研究。采用热失重对接枝聚合物的二氧化硅杂化材料的热稳定性以及接枝聚合物量进行了表征。采用激光粒度仪对对比研究接枝前后二氧化硅粒径变化，以及不同溶剂下接枝聚合物的尺寸以模拟其在复合材料中的状态。以这些经表面接枝聚合物的二氧化硅粒子为填料分别加入到聚苯乙烯基体中制备系列复合材料。采用电子万能试验机对其力学性能进行研究。由于这些复合材料中无机填料表面接枝有高分子，这些高分子可以与聚合物基体产生物理缠绕等相互作用，因而在聚合物基体与无机填料间形成桥梁作用，复合材料能形成更理想的界面。适当的界面使得复合材料的力学性能得到了提高。建立了界面层厚度与复合材料力学性能之间的关系。本研究为设计合成复合材料提供理论数据和实验支持。