聚合物修飾納米Fe-,3-O-,4-磁性復合材料的結構及性能研究.pdf

1、聚合物修飾納米Fe3O4磁性復合材料是一類新型的功能高分子復合材料，具有許多優(yōu)異的性能和廣泛的用途。目前，人們對該復合材料的研究大多集中于材料的制備、結構、性能及應用研究等方面。在充分調研所選課題相關的領域的國內外研究狀況及進展的基礎上，本論文選取含丙烯酸鏈段的聚合物或共聚物[聚丙烯酸、聚(丙烯酸-丙烯酸羥乙酯)、聚(丙烯酸-苯乙烯)]和超支化聚芳酰胺對納米Fe3O4粒子進行表面修飾，制備了四種類型的聚合物修飾納米Fe3O4磁性復合材料

2、。利用透射電鏡(TEM)、紅外光譜(FTIR)、流變儀(ARES)、動態(tài)力學分析(DMA)、熱重分析(TG)、動態(tài)超顯微硬度儀(DUHMT)和磁性能測量系統(tǒng)(MPMS)等現(xiàn)代測試表征方法對所得復合體系的結構及性能進行了研究，主要研究內容和結果歸納如下： 在機械攪拌和超聲分散雙重作用下，用NaOH沉淀Fe2+和Fe3+的混合溶液制備了納米Fe3O4粒子，用聚丙烯酸、聚(丙烯酸-丙烯酸羥乙酯)、聚(丙烯酸-苯乙烯)和超支化聚芳酰胺修

3、飾納米Fe3O4粒子，制備了四種磁性復合材料。研究結果表明，復合材料中的納米Fe3O4粒子呈單疇結構，在300K時均表現(xiàn)出超順磁性的特性，但經聚合物修飾前后，納米Fe3O4的晶體結構沒有改變，仍為尖晶石型；所制備的四種聚合物修飾納米Fe3O4磁流體均具有對外磁場響應快速的特點。 用紅外光譜表征了聚合物與納米粒子的相互作用，結果表明在含丙烯酸的聚合物[聚丙烯酸、聚(丙烯酸-丙烯酸羥乙酯)、聚(丙烯酸-苯乙烯)]修飾納米Fe3O4磁

4、性復合材料中，聚合物中的丙烯酸組分上的羧基可與納米Fe3O4粒子的表面發(fā)生反應，其形式為橋式配位的配位鍵結合。 用流變儀研究了聚丙烯酸/納米Fe3O4和聚(丙烯酸-苯乙烯)/納米Fe3O4懸浮液。通過對懸浮液變行為的分析，發(fā)現(xiàn)由于發(fā)生了丙烯酸組分的羧基和納米Fe3O4粒子的反應，懸浮液的儲能模量、損耗模量和復數(shù)粘度都隨反應時間的增加而增加，在整個反應過程中懸浮液表現(xiàn)為從粘性行為向彈性行為的轉變，其表觀流變行為的變化反映了聚合物中

5、丙烯酸組分的羧基與Fe3O4反應所引起的懸浮液內部結構的變化；特別是對聚丙烯酸修飾納米Fe3O4磁性復合材料，由于反應的存在，加入Fe3O4粒子后聚丙烯酸的玻璃化溫度提高，復合材料的壓痕深度降低，彈性和硬度都相應增加。其交流磁化率隨著Fe3O4含量的增加而呈現(xiàn)出不同的行為，在Fe3O4含量為21.3％和37.5％時交流磁化率實部對溫度關系曲線中只有一個拐點，虛部對溫度曲線也只出現(xiàn)一個峰，而在含量為47.4％和54.5％時磁化率實部對溫度

6、關系曲線出現(xiàn)兩個拐點，虛部對溫度曲線也出現(xiàn)雙峰，新拐點和新峰的出現(xiàn)可能是由于PAA和Fe3O4反應形成的聚丙烯酸鐵所致。 用熱重分析研究了所得聚合物修飾納米Fe3O4磁性復合材料的耐熱性能。測試結果表明，聚丙烯酸修飾納米Fe3O4磁性復合材料的熱穩(wěn)定性較純聚丙烯酸明顯提高，并且隨著Fe3O4含量的增加復合材料的熱穩(wěn)定性逐步提高；而聚(丙烯酸-丙烯酸羥乙酯)、聚(丙烯酸-苯乙烯)修飾納米Fe3O4磁性復合材料的熱穩(wěn)定性較純聚合物則