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悬浮聚合PMMA基纳米复合材料的制备及性能研究
摘要：
本文报道了一种悬浮聚合PMMA基纳米复合材料的制备方法及其性能研究。通过纳米SiO2的表面修饰，制备出表面亲水性良好的纳米SiO2，然后将其与甲基丙烯酸甲酯（MMA）、二甲苯（Xylene）等溶剂进行混合，在高速搅拌下完成了聚合过程。经过特定的工艺流程后，制备出了具有优异物理性能的PMMA基纳米复合材料。采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜对制备的复合材料进行表征，结果表明，复合材料中SiO2的分散性良好，并且SiO2颗粒的粒径在10~20nm之间。利用拉伸试验、动态热机械分析（DMA）等测试手段对复合材料进行性能测试，结果表明，添加纳米SiO2后，PMMA基复合材料的力学性能得到了显著提升，特别是材料的弹性模量得到了显著提高。
关键词：纳米复合材料；PMMA基复合材料；聚合方法；纳米SiO2；物理性能
Abstract：
ThispaperreportsasuspensionpolymerizationmethodforthepreparationofPMMA-basednanocompositesandtheirperformanceresearch.Bymodifyingthesurfaceofnano-SiO2,nano-SiO2withgoodhydrophilicitywasprepared,andthenmixedwithmethylmethacrylate(MMA),xyleneandothersolventstocompletethepolymerizationprocessunderhigh-speedstirring.Afteraspecificprocess,PMMA-basednanocompositeswithexcellentphysicalpropertieswereprepared.Thepreparedcompositematerialwascharacterizedbytransmissionelectronmicroscopyandscanningelectronmicroscopy.TheresultsshowedthatSiO2waswelldispersedinthecompositematerial,andtheparticlesizeofSiO2wasbetween10~20nm.Themechanicalpropertiesanddynamicmechanicalanalysis(DMA)ofthecompositematerialweretestedbytensiletest,DMAandothertestingmethods.Theresultsshowedthattheadditionofnano-SiO2significantlyimprovedthemechanicalpropertiesofPMMA-basedcomposites,especiallytheelasticmodulusofthematerial.
Keywords:Nanocomposites;PMMA-basedcomposites;Polymerizationmethod;Nano-SiO2;Physicalproperties
引言：
纳米复合材料是一种性能优异的新型材料。在纳米材料的基础上，通过控制制备工艺，可以将其与基体材料进行混合，以形成具有多种性能的纳米复合材料。纳米复合材料具有高特异性、高机械强度、高导电性、高热稳定性等特点，可以广泛应用于电子、机械、医疗、航空航天等领域。其中，PMMA是一种广泛应用于塑料、建筑、汽车等领域的高分子材料，其优异的透明性、抗冲击性、加工性能等特点使其在各领域拥有广泛的应用。本文旨在探索一种通过悬浮聚合法制备PMMA基纳米复合材料的方法，并对其进行性能研究，以期提高PMMA基复合材料的物理性能。
实验部分：
1.化学品和试剂：
纳米SiO2；甲基丙烯酸甲酯（MMA）；二甲苯（Xylene）。
2.表面修饰纳米SiO2的制备：
将100mL的乙醇放入500mL圆底烧瓶中，在加热搅拌的条件下，加入10g的SiO2，并加入2.5mL的三（2-氨乙基）三甲基硅氧烷（KH550），在60℃的条件下加热搅拌4h。然后用离心机将溶液离心，淘洗直至PH值为中性，并在60℃的条件下将其干燥。
3.PMMA基纳米复合材料的制备：
将10g的MMA、10mL的Xylene、表面修饰后的2g的SiO2放入三口烧瓶中，分别加入溶剂、催化剂等，分别为1.2g的过硫酸铵（APS），0.1g的十六烷基苯磺酸钠（SDBS）等。在搅拌器的条件下，将混合溶液进行混合，调整温度至80℃，并进行聚合反应至反应结束。随后，采用乙酸乙酯和醇浴提