外文译文-聚甲基丙烯酸甲酯包裹二氧化钛纳米颗粒的制备和表征.doc

本科生毕业设计（论文）外文译文 学 院 轻工学院 专 业 印刷工程 导 师 杨春莉 学 生 苏红霞 学 号 201110830672 2015年3月25日 聚甲基丙烯酸甲酯包裹二氧化钛纳米颗粒的制备和表征 摘要:用聚甲基丙烯酸甲酯来改性二氧化钛（Ti2）纳米颗粒，以改善纳米颗粒在分散介质的稳定性和降低Ti2纳米颗粒与电介质之间的密度不匹配，应用于微胶囊型的电泳显示。通过原位分散法用聚甲基丙烯酸甲酯来包裹纳米颗粒。通过傅立叶红外光谱（FTIR）、电泳光散射仪（ELS）和扫描电子显微镜（SEM）对包裹的Ti2纳米颗粒进行表征。研究表明：包裹的Ti2纳米颗粒的密度与包裹纳米颗粒的厚度有关。通过热重分析（TGA）可以测定PMMA层和纳米颗粒提升的热稳定性。 关键词：分散电子墨水二氧化钛纳米颗粒 前言 控制胶体的性质和二氧化钛（Ti2）悬浮液的稳定性对于制造不同的高性能产品非常重要，如涂料、化妆品及光催化剂等等[1-5]。Ti2纳米颗粒由于高折射率、高白度也应用于柔性显示器的电子墨水中[6]。在电泳显示应用中，Ti2纳米颗粒的分散稳定性是最难解决的问题之一。 近几年已经研究了几种提高无机纳米颗粒分散稳定性的不同方法[7-12]。用聚合物包裹无机颗粒对其进行表面改性不仅可以提高静电斥力，而且斥力由于吸附了聚合物层又被称为立体排斥。因此，降低了纳米颗粒和分散介质之间的密度不匹配，这是因为聚合物包裹层的密度比纳米颗粒密度小。这几种方法中主要介绍原位聚合、核壳型纳米结构[13-17]。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）适合作为包裹无机颗粒的原料是因为可以提高其分散稳定性[18,19]。为了使成功包裹Ti2纳米颗粒，应该对无机材料进行预处理。例如引入低聚物与Ti2纳米颗粒的羧酸官能团形成连接体[20]。在该方法中，首先用甲基丙烯酸对Ti2纳米颗粒表面的乙烯基进行改性，然后用盐酸处理使纳米颗粒的zeta电位在等电点（IEP）以下。 在这项研究中，引入甲基丙烯酸来对纳米颗粒的乙烯基官能团进行表面预处理。为了改善甲基丙烯酸的羧基和Ti2纳米颗粒表面的相互作用，可以用盐酸使Ti2纳米颗粒的表面低于它的IEP，使纳米颗粒的表面带正电荷。然后，通过分散聚合的方法在改性过的Ti2纳米颗粒表面合成的包裹层。包裹Ti2纳米颗粒的表征，例如化学结构、尺寸、形状和形态分别可以通过傅立叶红外光谱仪（FTIR）、电泳光散射（ELS）和SEM检测。 实验 通过分散聚合的方法制备Ti2/PMMA纳米颗粒的核/壳结构。二氧化钛（Ti2，杜邦，美国），甲基丙烯酸甲酯（MMA，Duksan，韩国），甲基丙烯酸（MAA，Junsei，日本），聚（乙烯吡咯烷酮）（PVP，Aldrich，Mw=5000克/摩尔）为分析纯，而220偶氮二异丁腈（AIBN,Junsei，日本）为优级纯。首先，将3gTi2纳米颗粒溶于20mlH水溶液中，当加入纳米颗粒时调节三个不同的PH值分别为1、1.5和2。将处理过的颗粒加入溶有1g和3g分散稳定剂PV的300ml甲醇中，以改变Ti2纳米颗粒的表面疏水特征。然后在室温下把自由基引发剂加入到上述的Ti2纳米颗粒悬浮液中。将混合物加热到60℃，把12g缓慢地滴加到溶液中，在此温度下搅拌12h。用甲醇洗涤产物，并且以2500r/min的转速离心30min。最终制得粉末形式的产物。由不同的酸性溶液处理这些裹的Ti2纳米颗粒记为PMT，导致它们的表面都被包裹。例如，PMT1表示在PH值为1的盐酸水溶液中进行预处理的Ti2纳米颗粒。 用电泳光散射光谱仪（Photal ELS-8000Otsuka Electronics）观测用包裹Ti2纳米颗粒的大小；用扫描电子显微镜（SEM）Hitachi S-4300，10kV）观察颗粒的形态。SEM试样涂覆有铂，并通过离子溅射制得。用包裹Ti2纳米颗粒的热性能也可以通过热重分析Polymer Lab，TGA300测定，加热率为208C/min。此外，可以通过FTIRPerkin Elmer System 2000）来研究包裹的颗粒的结构。 图1表示在Ti2纳米颗粒表面上逐步包裹的示意图。Ti2纳米颗粒和聚合物层之间的相互作用取决于Ti2纳米颗粒的表面电荷。纳米颗粒的表面电荷用PH缓冲溶液来控制。纳米颗粒的密度由比重瓶来测定。 PMMA包裹Ti2纳米颗粒 图1.PMMA包裹Ti2纳米颗粒的示意图 结果与讨论 PMT2、PMT1.5和PMT2的Ti2/PMMA纳米颗粒的核/壳结构的密度在38℃的甲醇中分别测得为3.58g/cm3、3.07g/cm3和