本文是一篇文献综述，文献综述是研究者在其提前阅读过某一主题的文献后，经过理解、整理、融会贯通，综合分析和评价而组成的一种不同于研究论文的文体。
一、题目：微波辐照对PP/纳米TiO2复合材料改性机理初探
二、摘要
研究微波辐照前后对PP/纳米TiO2复合材料性能的变化，进而探讨微波辐照对PP/纳米TiO2复合材料性能影响的机理。方法 ：采用首先用钛酸酯偶联剂对纳米TiO2进行了湿法改性，运用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)表征了改性前后纳米TiO2粉体的表面特征。通过熔融共混法制备了PP/纳米TiO2复合材料。通过透射电镜(TEM)、力学性能测试、偏光显微镜(POM)、差示扫描量热仪(DSC)对PP/纳米TiO2复合材料的纳米粒子分散性、力学行为进行了研究。
关键词：微波；聚丙烯；纳米TiO2；微波辐照；力学性能
三、引言
随着科学技术的不断发展,越来越多的微波辐射技术正在形成,微波辐射技术扩展到化学领域形成了一门新的交叉学科-微波化学。自19xx年英国 Harwell 实验室使用微波炉装置成功地处理了核废料以来,微波辐射技术得到了迅速发展。19xx年Gedye 和 Giguere等发现微波可以促进有机反应以来，微波技术成功应用于多种有机反应，微波辐射促进有机化学反应的研究已成为有机化学领域的一个热点，并逐步形成了一门引人注目的全新领域——MORE化学（Microwave-InducedOrganic Reaction Enhancement Chemistry）。大量的实验结果表明微波作用下的有机反应速度较传统方法成数十倍、数百倍甚至上千倍提高。 微波化学作为一个新兴化学分支学科，无论从理论方面,还是应用技术方面,均取得了较大新进展，它的发展已是一个不争的事实，并已在环境保护、石油工业和冶金等部门获得了广泛和成功的应用【1】。
聚丙烯是五大通用型热塑性树脂之一，具有良好的耐化学稳定性、耐应力开裂性和电绝缘性优良、易加工、加工温度宽、热变形温度高、价格低廉等特点。聚丙烯耐热性好，不易分解，熔点约为160~170℃，可在100~120℃下长期使用；密度0.89~0.91g/cm3，是塑料中最轻的品种之一。此外，聚丙烯几乎无毒，可耐高温消毒，现已被广泛用于型材，管材，片材，板材和薄膜市场，并且用途均不断的扩大。尤其PP在汽车工业，器械，家具和管材方面的消耗量正快速增加，目前欧洲约有95%的汽车保险杠是使用PP作为树脂基体制作的，新型的PP管材正逐步取代PVC管材，作为家庭冷热水管道和地热管道。目前聚丙烯的应用领域还在不断扩宽和扩大。近年来所兴起的通用塑料工程化技术中，聚丙烯作为首选材料不断引起人们的重视。聚丙烯的高性能化、工程化、功能化是目前改性聚丙烯的主要研究方向。新世纪以来高性能化的聚丙烯正逐渐部分代替昂贵的工程塑料。
但聚丙烯也存在一些不足之处。其主要表现在聚丙烯材料缺口冲击强度差，低温脆性尤为突出，且收缩率大，容易产生翘曲变形。它还存在耐候性差，耐光、耐热及抗老化性差等缺点。近年来，随着汽车、家电、机械、建筑等行业的飞速发展，对新材料工业提出了更高的要求，通用PP的性能己经不能更好地满足各行业日益发展的需要。因此关于聚丙烯改性特别是PP通用塑料工程化研究己成为国内外塑料改性研究的重点和热点。
四、国内外微波辐照的研究现状
微波辐射加热不仅应用于一般本体聚合, 溶液聚合, 沉淀聚合及乳液聚合等传统高分子的合成领域,近年来的研究已经扩展到天然高分子材料的改性, 微波作用下聚合机理和反应动力学等新的领域。
1、微波辐射加热在天然高分子的提取和改性的应用
利用微波进行萃取不仅能保持分析对象本来的化合物状态, 而且具有萃取时间短、溶剂用量少、提取效率高和投资少等优点。林棋等对花生壳进行微波萃取提取天然黄色素, 并对色素的稳定性进行了初步的研究。甲壳素是一种天然高分子物质, 由于甲壳素分子链是以束状微晶形式存在且分子间有强烈的氢键, 使得它的化学反应性很低。为了提高其反应活性, 国内学者郭国瑞[4] [3] 早在19xx年用微波作用显著增加甲壳素及其衍生物的活性和反应性, 大大加速了脱乙酰基反应和羧甲基化反应, 同时引起的分子链降解很少。关丽等人对在微波辐射下用氯乙酸对壳聚糖进行化学改性, 探讨微波加热作用条件下, 反应物投料比、反应时间、反应温度等对羧甲基壳聚糖产率和粘度的影响, 并得出最优化的实验条件。
2、微波作用下单分散聚合物微球的制备
包建军[6] 微波辐照下, 通过甲基丙烯酸甲酯(MMA) 的无乳化剂乳液聚合, 制备出粒径单分散、超细聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA) 微球。微波显著缩短聚合诱导期, 加快聚合反应, 显著降低了反应活化能。唐业仓[7] 等研究了微波辐照下, 以丙酮、水为分散介质,利用阳离子型自由基引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐(AIBA) 引发苯乙烯( St) 和甲基丙烯酸甲酯(MMA)共聚, 合成出表面带正电荷的P( StMMA) 共聚物纳米粒子。对粒子表征表明增加引发剂和共聚单体MMA的浓度, 粒子的水化半径逐渐减小, 粒径分散系数增大, 引发剂或共聚单体MMA 浓度的增加, 粒子的平均水化半径都减小, 粒子分散系数逐渐增大。
3、微波作用下的聚合反应机理和反应动力学的研究
目前, 微波聚合研究主要集中于实验事实的积累, 对于反应机理和反应动力学的研究还进行得很少, 也不是很深入。路建美[8] 等利用溶剂N, N- 二甲基甲酰胺(DUF) 或乙醇中的自由基捕捉剂1, 1- 二苯基- 2- 三硝基苯肼(DPPH) 捕捉自由基, 验证反应是否为自由基历程。实验结果表明微波辐射可以引发共聚反应, 且符合自由基机理, 载体能促进自由基的生成。黄梅芳[9] 在微波条件下, 以十二烷基硫酸钠为乳化剂, 过硫酸钾为引发剂使N- (A- 甲基- 丁酯基) 马来酰亚微乳液聚合。证实微波有进一步引发聚合反应的能力, 得出了引发剂浓度、单体浓度、乳化剂浓度等因素对聚合速率的影响, 其聚合动力学关系基本符合常规乳液聚合中的Smith ) Ewart 理论。张科[10] 采用微波加热提供反应所需热量, 以丙交酯为原料, 辛酸亚锡的甲苯溶液为催化剂, 进行丙交酯开环聚合反应, 开展了聚乳酸的微波辐射合成工艺及相关基础研究, 考察了微波功率和反应时间对聚乳酸合成的影响, 结果表明, 在一定微波功率条件下, 反应时间对聚乳酸产物相对分子质量的影响有个最佳值, 时间过长, 聚乳酸的相对分子质量将下降, 这可能是由于聚乳酸在长时间的高温作用下发生了链的断裂所致, 曲线还表明, 微波功率越大, 反应时间越长, 产物的颜色也越深。
4、微波辐照对共混材料影响的研究
张爱民等【11】采用自行设计的聚合物微波辐照装置，研究微波辐照对填充高密度聚乙烯共混材料力学性能的影响。结果表明，微波辐照能在不影响材料刚性的基础上，提高材料的韧性和断裂伸长率，微波辐照对以微波导体为填料的高密度聚乙烯的增强是界面化学反应和物理浸润协同作用的结果；微波对介电材料为填料的高密度聚乙烯的增强主要是物理浸润的结果。王平华等【12】通过DSC、 WAXD和透射电子显微镜等手段研究了 PP/纳米SiO2复合材料的结晶行为与力学性能。结果发现 ,聚甲基丙烯酸甲酯接枝纳米 SiO2 复合粒子加入量为4 %左右时 ,PP/ SiO22g 2PMMA复合材料的拉伸强度和冲击强度达到最大值 ,其冲击强度增加了 1 倍左右 ,拉伸强度提高40 %。这表明经表面包覆处理的SiO22g 2PMMA复合粒子对 PP既增韧又增强。
五、 结束语
微波作为一种新型高效的加热方式, 极大的促进聚合反应的研究。然而微波作用机理尚未明了，有报道称微波对材料的影响主要是热效应的作用造成的，但也有的报道也指出了一种非热效应的影响[13]；另外, 目前专业化学微波实验装置的价格很高, 而大多数聚合反应的微波加热装置一般是改装的家用微波炉, 这样的装置很难严格定量控制微波的加热的速率, 因此开发出相对廉价的微波化学实验专用的设备, 也是急需解决的问题之一。与传统加热相比，微波辐射下的有机合成具有反应速度快、产率高、 副反应少、产品易纯化等优点；微波辐照在改性聚合物中对聚合物的性能的提高有着重大意义；可以预料, 随着以上问题将逐一得到解决, 微波加热技术在未来的高分子聚合反应将有着更加广阔的应用前景。
参考文献
[1] 金钦汉， 微波化学【M】 北京： 科学出版社，1999
[2] 黄艳, 彭强, 谢明贵1 化学研究与应用, 20xx, 14( 1) :84~ 89#p#分页标题#e#
[3] 林棋, 魏林海, 陈焦阳. 化学研究, 20xx, 13(3) : 38~ 40
[4] 郭国瑞, 钟海山, 王科军, 等1 赣南师范学院学报, 1997, 75( 3) :57~ 60
[5] 关丽, 王燕妹, 李国明, 等1 广东药学院学报, 20xx, 19(4): 307~ 309
[6] 包建军, 张爱民1 功能高分子学报, 20xx, 16( 1) : 59~ 64
[7] 唐业仓, 罗时忠, 傅中, 等. 高分子学报, 20xx, 6:887~ 890
[8] 路建美, 张正彪, 吴健飞, 等1 高分子材料科学与工程, 20xx, 19(3) : 130~ 1321
[9] 黄梅芳, 刘朋生1 高分子材料科学与工程, 20xx, 20(4) :100~ 103
[10] 张科, 王鹏, 李文科, 等. 高分子材料科学与工程, 20xx, 20( 3) :46~ 48
[11] 张爱民, 李惠林, 何其佳, 等 微波辐照增韧高密度聚乙烯共混材料的研究[J]. 高分子材料科学与工程, 20xx, 18(3): 98-101
