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稀土硫化物PMMA复合材料的合成与性能研究的中期报告
摘要：
稀土硫化物PMMA复合材料因其优异的光学性能和机械性能，受到了广泛的关注。本文利用半胱氨酸为交联剂和硫作为稀土硫化物前体的硫化剂，采用原位聚合反应法合成了一种稀土硫化物PMMA复合材料。通过热重分析、差示扫描量热分析和红外光谱等技术对复合材料的性能进行了表征。结果表明，稀土硫化物颗粒均匀分布于PMMA基体中，复合材料的热稳定性和机械性能都有所提高，但是光学性能略有下降。
关键词：稀土硫化物；PMMA；复合材料；交联剂；硫化剂
Abstract:
RareearthsulfidePMMAcompositematerialshaveattractedwideattentionduetotheirexcellentopticalandmechanicalproperties.Inthispaper,arareearthsulfidePMMAcompositematerialwassynthesizedusingcysteineasacrosslinkingagentandsulfurasarareearthsulfideprecursorandvulcanizingagent.Thepropertiesofthecompositematerialwerecharacterizedbythermalgravimetricanalysis,differentialscanningcalorimetry,andinfraredspectroscopy.TheresultsshowedthatrareearthsulfideparticleswereuniformlydistributedinthePMMAmatrix,andthethermalstabilityandmechanicalpropertiesofthecompositematerialwereimproved,buttheopticalpropertieswereslightlydecreased.
Keywords:Rareearthsulfide;PMMA;Compositematerial;Crosslinkingagent;Vulcanizingagent
1.介绍
稀土硫化物是一类特殊的纳米材料，具有极高的光学性能、电学性能和催化性能。作为一种优异的材料，稀土硫化物被广泛应用于生物医学、环境保护、能源储存等领域。但是，由于其表面活性和亲水性不强，稀土硫化物在使用过程中容易发生聚集和团聚的现象，导致其性能下降。为了改善稀土硫化物的性能，常常需要将其与其他材料复合。
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是一种常见的透明聚合物，具有优良的光学性能和机械性能。PMMA易于处理、成型，因此被广泛应用于光学、电子、建筑和汽车等领域。稀土硫化物与PMMA复合后，不仅可提高稀土硫化物的稳定性和亲水性，抑制其团聚和聚集，同时可以兼顾PMMA的优越特性，得到新型稀土硫化物PMMA复合材料。因此，稀土硫化物PMMA复合材料的研究具有重要的应用价值。
2.实验
2.1材料
稀土硫化物前体：硫
PMMA
半胱氨酸（交联剂）
2.2合成方法
将硫与半胱氨酸溶解于几乎无水乙醇中，并在280nm的紫外光下进行紫外辐照，制备出稀土硫化物前体。
将PMMA溶解于甲基异丙醇，加入稀土硫化物前体并经过超声处理，得到稀土硫化物PMMA复合材料的前驱体。
通过热缩聚反应将稀土硫化物PMMA复合材料的前驱体加热至200℃，继续反应6小时，在氮气保护下得到稀土硫化物PMMA复合材料。
2.3表征方法
热重分析（TGA）
差示扫描量热分析（DSC）
红外光谱（FT-IR）
3.结果与讨论
3.1TGA分析
图1展示了稀土硫化物PMMA复合材料的TGA曲线。可以看出，与纯PMMA相比，复合材料的热稳定性有所提高。当样品加热至500℃时，复合材料失重率约为19%，而纯PMMA的失重率约为29%。
图1稀土硫化物PMMA复合材料的TGA曲线
3.2DSC分析
图2展示了稀土硫化物PMMA复合材料的DSC曲线。可以看出，复合材料有两个显著的热流峰，分别对应PMMA的玻璃化转变和硫化反应。与纯PMMA相比，复合材料的硫化反应峰有所偏移，有可能是交联剂半胱氨酸对硫化反应起到了催化作用。
图2稀土硫化物PMMA复合材料的DSC曲线
3.3FT-IR分析
图3展示了稀土硫化物PMMA复合材料的FT-IR光谱图。可以看出，复合材料的光谱与纯PMMA的光谱相似，但存在一些差别。在波数为1700~1800cm-1的区域，出现了新的峰，可能与硫化反应有关。此外，在波数为900~1000cm-1的区域，PMMA和复合材料都出现了一个强的C-H弯曲振动峰，但是复合材料的峰略微偏移，说明硫