超声制备纳米银镓合金/PMMA复合材料的研究

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本文主要研究应用超声辐射技术,在不加任何引发剂和金属还原剂的情况下,超声辐射引发银离子还原成银原子并与超声细化而成的镓团簇相互作用形成纳米银镓合金,同时超声原位引发单体MMA在纳米合金表面的聚合,最终制备出纳米银镓合金/PMMA复合材料。采用超声辐射引发乳液聚合,在不加引发剂的条件下,实现单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)在水介质中的聚合;初步探索出了最优的反应条件:超声功率400W、超声时间45min、乳化剂含量0.5wt%、金属含量0.3wt%、氮气流率80ml/min以及反应温度45±2℃,为制备性能优越的纳米复合材料提供最优的工艺条件。HREM和EDS等表明:在纳米银镓合金/PMMA复合乳液分散体系中,乳胶粒子呈球形分布,粒径分布在80~200nm,分散状态良好;进一步显微观察显示,乳胶粒子具有典型的核壳结构,中间黑色金属相为核部分;外围颜色较淡环状部分聚合物(PMMA)为壳部分。同时,还发现一个有趣的现象,就是乳胶粒子中聚合物分子链(PMMA)具有明显的层状结构,层与层之间的距离大约在2.8nm左右,可能是聚合物一层层有序地自行组装而成。XRD证明:生成的银镓合金物质为Ag0.72Ga0.28;此外还出现了两个新的衍射峰,可能有新的银镓合金物质生成。借助FT-IR、XPS等分析手段对纳米银镓合金/PMMA复合材料的微观分子结构进行表征,结果证明:纳米金属粒子与聚合物分子链PMMA之间不是简单的物理包覆,而存在一定的化学作用,形成某种配位共价键,从而实现了纳米金属与聚合物在微观尺度上的化学复合。用TG-DSC表征分析纳米银镓合金/PMMA复合材料的热学性质。结果表明:其玻璃化转变温度约85℃,低于纯PMMA的玻璃化转变温度(约104℃),而其分解温度(约380℃)则比纯PMMA的分解温度高。
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