本书是在作者博士论文的基础上改编而成的，书中具体介绍了：有机无机杂化材料分类、PHPMA／SiO2有机无机杂化材料的研究、PA6／SiO2有机无机杂化材料的研究、PA66／SiO2有机无机杂化材料的研究、PA66／SiO2有机无机杂化材料力学性能研究等方面的内容。

有机无机杂化材料是一种分散均匀的多相材料，兼备有机聚合物或无机聚合物的性能优势。它可以是无机改性有机聚合物，也可以是有机改性无机玻璃。可以通过调节有机相与无机相的组分及比例，实现对材料功能的“剪裁”和“组装”。论文以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源，制备出系列有机聚合物／SiO2有机无机杂化材料，并研究其制备原理、杂化与聚合机理、结构与性能。

1．基于溶胶凝胶法，以TEOS为硅源，利用甲基丙烯酸-β-羟丙酯(HPMA)与TEOS直接杂化，再引发HPMA聚合，制备出以共价键结合的块状聚甲基丙烯酸-β-羟丙酯(PHPMA)／SiO2均质有机无机杂化材料。这种方法是制备以共价键结合的有机无机杂化材料的一种最简洁的方法，对制备类似的有机无机杂化材料，具有重要参考价值。

HPMA分子中的-OH可以与TEOS分子中的-oCHzCH3发生缩合反应，且HPMA与TEOs的缩合反应是分步进行的。PHPMA／SiO2杂化材料中有机组分与无机组分间形成以Si-0-C链结合的杂化网络，热稳定性能优良，耐热性能达到350℃左右，具有广阔的应用前景。

2．基于两步法，以TEOS为硅源，制备硅溶胶，然后与HPMA及MMA进行杂化反应，制备出活性PHPMA—MMA／SiO2杂化溶胶，再将PHPMA—MMA／SiO2杂化溶胶与尼龙6(PA6)混合、加工，制备出PA6／SiO2有机无机杂化材料。这种两步法制备PA6／SiO2有机无机杂化材料工艺，未见其他相关报道。研究结果将会为有机无机杂化材料的制备提供一种崭新的方法，为聚合物增强增韧开辟一条新途径。

用于改性PA6的是含有PMMA的PHPMA—MMA／SiO2杂化溶胶，并不是传统意义上的无机纳米粒子。在杂化溶胶内部，PMMA是通过共价键与无机组分SiO2发生作用，形成有机无机杂化网络。PMMA与无机组分SiO2间的共价键作用将SiO2纳米粒子固定在杂化网络中，限制了SiO2纳米粒子的团聚，使其在与PA6基体复合时保持粒子尺寸稳定；在PA6／SiO2有机无机杂化材料内部，PA6与无机SiO2组分以氢键或间接通过共价键结合。

发现PHPMA—MMA／SiO2有机无机杂化材料能诱导PA6由a晶型转化为了晶型，当SiO2含量达到或超过3wt％时，PA6基本上转化为了晶型PA6，这对研究PA6的晶型转化具有重要价值。当相对结晶度x(t)接近或超过60％左右时，Jeziorny法不能有效地描述PA6和PA6／SiO2有机无机杂化材料的非等温结晶过程，但在X(￡)小于60％左右时，仍然有效，而Liu法却能成功地描述PA6和PA6／SiO2有机无机杂化材料的非等温结晶全过程。

PHPMA—MMA／SiO2有机无机杂化材料对PA6具有增强增韧效果，SiO2的含量为1wt％时，PA6／SiO2有机无机杂化材料的拉伸强度较PA6提高12．6％，冲击强度较PA6提高2．9倍，断裂伸长率较PA6降低13．9％。

PHPMA—MMA／SiO2杂化材料与PA66基体具有很好的相容性，在PA66／SiO2有机无机杂化材料内部，PA66与无机SiO2组分以氢键或间接通过共价键结合。

Jeziorny法能有效地描述PA66非等温结晶过程，不能有效地描述PA66／SiO2有机无机杂化材料非等温结晶过程，但X(￡)<1—1／e时仍然有效。Ozawa法能够成功地描述PA66的非等温结晶过程，对PA66／SiO2有机无机杂化材料无效。Liu法却能成功地描述PA66和PA66／SiO2有机无机杂化材料的非等温结晶全过程。PHPMA—MMA／SiO2有机无机杂化材料对PA66具有异相成核作用，使PA66结晶能力增强，加速PA66的结晶过程。

PHPMA—MMA／SiO2有机无机杂化材料对PA66也具有一定增强增韧效果，SiO2的含量为1wt％时，PA66／SiO2有机无机杂化材料的拉伸强度较PA66提高15．6％，冲击强度较PA66提高2．5倍，断裂伸长率变化相对较小。

3．以TEOs为硅源，乙烯基三乙氧基硅烷(VTEoS)为偶联剂，乙醇和乙酸乙酯为分散介质，采用分散聚合，制备核壳型聚丙烯酸(PAA)／聚苯乙烯(PS)／SiO2有机无机杂化微球。核壳型PAA／PS／SiO2有机无机杂化微球以SiO2粒子为核，壳层分别由PAA和Ps组成。在对极性聚合物共混改性时，外壳层极性PAA对聚合物基体具有良好的相容性，保证了SiO2纳米粒子在聚合物基体中分散的均匀性。PS具有优良的加工流变性能，在SiO2核与外壳层PAA间起润滑作用，从而使PAA／PS／SiO2有机无机杂化微球在改性聚合物时具有良好的加工性能。这种多层核壳型PAA／PS／SiO2有机无机杂化微球的制备，未见其他相关报道，研究结果将为多层核壳型有机无机杂化微球的制备，提供理论依据。

当分散介质v(乙酸乙酯)／v(乙醇)-1：1，搅拌速率为300rpm，大多数PAA／PS／SiO2有机无机杂化微球的SiO2核的直径为15nm，PS层厚7．5nm，PAA层厚5nm，且SiO2核与PS、PS和PAA间均以共价键键合。这种核壳型PAA／Ps／SiO2有机无机杂化微球耐热性能优良，当温度超过420℃时，才发生热氧化分解。

核壳型PAA／PS／SiO2有机无机杂化微球的制备分为core stage、shelIstlage I、shell stage：Ⅱ三个阶段，相应形成表面带有的乙烯基活性SiO2粒子、带有活性自由基的核壳型PS／SiO2有机无机杂化微球和核壳型PAA／PS／SiO2有机无机杂化微球。当PAA／：PS／SiO2有机无机杂化微球增大到一定的程度，从乙醇和乙酸乙酯中析出，发生相分离。在散聚合过程中，由于均聚PAA对PAA／PS／SiO2有机无机杂化微球具有稳定作用，不需要另外再加分散剂。这种无分散剂的分散聚合是对传统分散聚合方法的一种有益的补充，为制备类似的有机无机杂化微球提供一种新方法。

搅拌速率和分散介质的组成对核壳型PAA／PS／SiO2有机无机杂化微球粒径具有一定的影响，搅拌速率过低，会致使微球粒径偏大，搅拌速率过高时，会导致SiO2粒子偏离PAA／PS／SiO2有机无机杂化微球的中心。随着v(乙酸乙酯)／v(乙醇)比值的增大，PAA／Ps／SiO2有机无机杂化微球的粒径有减小的趋势，且v(乙酸乙酯)／v(乙醇)比值介于1～1．5时，可以得到单分散的核壳型PAA／Ps／SiO2有机无机杂化微球。

摘要

第1章 绪论

 1．1 有机无机杂化材料分类 

 1．2 有机无机杂化材料的制备

1．2．1 溶胶一凝胶法

1．2．2 插层复合法 

1．2．3 物理共混复合法 

 1．3 有机无机杂化材料的性能

1．3．1 力学性能 

1．3．2 热学性能 

1．3．3 光学性能 

1．3．4 电学性能 

1．3．5 阻隔性能 

1．3．6 成膜性能 

1．3．7 成纤性能 

1．3．8 生物性能 

 1．4 论文课题来源 

 1．5 论文主要内容、方法和意义

1．5．1 主要内容与方法 

1．5．2 主要意义 

 参考文献

第2章 PHPMA／SiO2有机无机杂化材料的研究

 2．1 引言 

 2．2 实验部分 

2．2．1 主要原料

2．2．2 PHPMA／SiO2有机无机杂化材料的制备

2．2．3 样品测试 

 2．3 结果与讨论 

2．3．1 杂化反应机理

2．3．2 GC分析

2．3．3 黏度分析 

2．3．4 UV吸收分析

2．3．5 FT-IR分析

2．3．6 热分析 

 2．4 本章小结 

 参考文献

第3章 PA6／SiO2有机无机杂化材料的研究

 3．1 引言 

 3．2 实验部分 

3．2．1 主要原料 

3．2．2 FA6／SiO2有机无机杂化材料的制备

3．2．3 样品测试 

 3．3 结果与讨论 

3．3．1 FA6／SiO2有机无机杂化材料杂化机理

3．3．2 PHPMA-MMA／SiO2有机无机杂化材料的结构与性能 

3．3．3 PA6／SiO2有机无机杂化材料的结构与性能研究 

3．3．5 PA6／SiO2有机无机杂化材料力学性能研究

 3．4 本章结论 

 参考文献

第4章 PA66／SiO2有机无机杂化材料的研究

 4．1 引言 

 4．2 实验部分 

4．2．1 主要原料 

4．2．2 PA66／SiO2有机无机杂化材料的制备

4．2．3 样品测试 

 4．3 结果与讨论

4．3．1 PA66／SiO2有机无机杂化材料的结构与性能

4．3．2 PA66／SiO2有机无机杂化材料非等温结晶动力学研究 

4．3．3 PA66／SiO2有机无机杂化材料力学性能研究

 4．4 本章结论 

 参考文献

第5章 核壳型聚丙烯酸／聚苯乙烯／SiO2有机无机杂化微球

 5．1 引言 

 5．2 实验部分 

5．2．1 主要原料 

5．2．2 聚丙烯酸-苯乙烯／SiO2有机无机杂化微球的制备

5．2．3 样品测试 

 5．3 结果与讨论 

5．3．1 PAA／PS／SiO2有机无机杂化微球形成机理

5．3．2 PAA／PS／siO2有机无机杂化微球的形貌

5．3．3 PAA／Ps／SiO2有机无机杂化微球的结构

5．3．4 PAA／Ps／siO2有机无机杂化微球的热性能

5．3．5 PAA／PS／sio2有机无机杂化微球分散聚合机理

5．3．6 PAA／Ps／siO2有机无机杂化微球的粒径

 5．4 本章结论 

 参考文献

第6章 结论