Page 27 - 《橡塑技术与装备》2021年6期（3月下半月 塑料）

理论与研究 张丽华·纳米核壳粒子 CaCO 3 /PMMA 增强聚丙烯复合材料的性能研究

究 CSNPP 1-5 纳米复合物的结晶和熔融行为，称取 5 3（a） 中 观 察 到 1 423~1 440 cm -1 处 是 CaCO 3 的 特
mg 样品以 10 ºC/min 的升温速率从 30 L 到 300 ºC 征吸收峰。在雾化聚合中为了得到包裹好 CaCO 3 纳米
并 5 min 消除热历史，随后以同样的速率冷却。当温 粒子，纳米必须拥有足够的疏水性，从而与疏水性单
度达到 50 ºC，再次以同样的速率加热到 300 ºC。结 体 MMA 之间有很好的亲和力。在 CaCO 3 纳米粒子的
晶和熔融参数由冷却和加热分析图得到。 光谱中（图 3（a））， 在 3 336 cm -1 范围表明 CaCO 3
采用热重分析（TGA-50，日本岛津公司，东京， 表面有 —OH 的存在，这些基团提高亲水性。这些羟
日本）测量纳米 -CaCO 3 , CSNPs 和 CSNPP 1-5 的热 基需要被转化为疏水性功能团，在聚合过程中促进纳
稳定性。称取 10 mg 样品放入 Pt 盘中进行 TGA 分析。 米-CaCO 3 和 MMA 的相容性。
在氮气保护下，温度控制以 10 ºC/min 的加热速率从 CaCO 3 表面 TEVS 中 C=C 功能团的引入，以此
30 L 到 600 ºC 以避免热分解。 纳米粒子的疏水性通过纳米粒子表面的羟基（-OH）
与 TEVS 中的 C 2 H 5 O—Si—反应得到，又图 3 （b）证实。
2 结果与讨论 在改性纳米 CaCO 3 粒子表面（图 3（b））， 在 1 100~
2.1 纳米 -CaCO 3 /PMMA 核壳纳米粒子的 1 050 cm -1 范围的峰是 TEVS 中不饱和键（—
FTIR 分析 C=C—）的特征吸收峰，这说明纳米 -CaCO 3 表面
图 3 分别显示了 CaCO 3 、TEVS 改性 CaCO 3 和含 TEVS 的存在。
有纳米 -CaCO 3 /PMMA 的 CSNPs 的 FTIR 光谱。图

图 2 通过雾化微乳液技术在 CaCO 3 纳米粒子表面引发 MMA 单体及形成纳米 -CaCO 3 /PMMA 纳米粒子的自由基链增
长聚合机理

通常，在 1 100~1 087 cm -1 处出现的峰位说明在
纳米 -CaCO 3 表面形成了 Si—O—CaCO 3 ，并且证实
了纳米 -CaCO 3 表面达到疏水性。现在可以预测，在
雾化聚合中，TEVS 分子链末端是有机组分，由于空
间位阻效应能够阻碍纳米粒子的聚集。此外存在于
TEVS 分子中的不饱性能够经历单体的自由基链增长
聚合，以致引发纳米 -CaCO 3 表面聚合物的链增长（参
考示意图 2）。
在图 3（c）中，纳米 -CaCO 3 /PMMA 核壳纳米
粒子由 CH 2 基团里的 C—H 键在 2 850~2 992 cm -1 处

的伸缩振动说明 PMMA 骨架上有 CH 2 基团的存在来
表征。此外，通过图 3（c）中 FTIR 说明 PMMA 壳层
图 3 核壳粒子 FTIR 光谱
的形成，其中 (—C=O) 键在 1148 cm ，(—C=O)
-1
在 cm -1 处说明 PMMA 作为壳存在于纳米 -CaCO 3 核 振 动（δas—CH 2 ）发生在 1 450 cm -1 处发现。在 1 642
的表面。两个在 2 749 和 2 997cm -1 处的吸收峰对应 cm -1 处峰的消失意味着在聚合过程中硅烷偶联剂通过
CH 3 中 C—H 的不对称和对称拉伸模式，对称弯曲振 不饱和双键与 PMMA 形成共价键。从上面的结果可以
动（δs-CH 2 ）发生在 1 383 cm -1 处，同时，不对称 推断，硅烷偶联剂通过化学键将聚合物与纳米 -CaCO 3

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