胡凯开题报告

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1、岗任祠人乂屈本科生毕业论文开题报告题目甲基丙烯酸甲酯高分子纳米材料的制备及表征专业应用化学班级091班姓名胡凯指导教师乔军（实验员）所在学院生物与环境工程学院开题时间2012年9月1选题的背景与意义聚合物/蒙脱土纳米复合材料是纳米技术在材料领域的重要应用。纳米复合材料在20世纪80年代末发展起來的新型材料，是分散相的尺度进入纳米量级的聚合物系合金，兼貝无机有机材料的特点，并通过两者Z间的耦合作用产生出许多优界的性能。国外口20世纪70年代开始研究纳米复合材料，在众多领域的研究已取得重大进展。国内在20世纪90年代中期才兴起了纳米研究热，研究的第一代聚合物/蒙脱土纳米复合材料

2、是聚己内酰胺/蒙脱土纳米复合材料，随后研制出了笫二代聚合物/蒙脱土纳米复合材料：PET(聚酯)纳米复合材料⑴。近年來，国内外对聚合物/蒙脱土纳米复合材料的研究界常活跃，新的研究成果不断岀现，并且已有很多被工业化应用，例如，美国Cornell大学、Michigan州立大学和中国科学院化学研究所等〔同制备出Nylon6＞聚酯类(PET/PBT)与聚烯怪/粘土二等聚合物/层状硅酸盆纳米复合材料，并在英基础理论和应用开发方而取得一系列重要进展。蒙脱土系蒙皂粘土是一种云母类天然层状硅酸盐，化学组成为Ex(H2O)4(A12.x,Mgx)2l(Si,Al)4O10](OH)2,其中E主

3、要为Nf、Ca2+,其次有KJLi*等的层间可交换阳离子。蒙脱土的每个单位品胞由两个硅氧四面体品片间夹带一个铝氧八面体品片构成三明治结构，二者Z间靠共用氧原了连接(如图l)o蒙脱土独特的结构使其具冇如下重要性质：①晶层Z间的阳离子是可交换的,蒙脱土片层间通常吸附有NaSK+,Ca2+,Mg?+等水合阳离子，它们很容易与有机或无机阳离子进行交换，使层间距发主变化⑹；②膨胀性，当蒙脱土与水接触时，水分了浸入层间，被吸附的正离子转变成水合离子，大量的水合结构有足够强度克服层间的范德华力，促使间层膨胀。③粘土可分离成片层，径/厚比一般为250,最大可达1000,因此具有极高的比表面

4、积，从而赋予复合材料优界的增强性能。在研究聚合物/蒙脱土纳米复合材料中，冃前文献报道所涉及到的单体包括：氯乙烯、酷酸乙烯酯、卬基内烯酸卬酯、内烯酸丁酯、苯乙烯、己酸乙烯酯、卬基内烯酸十二烷革酯和卬基丙烯酸十八烷基耶。另外，也有人盼采用多单体配方，这其中不乏水溶性的单体，诸如丙烯酸和甲基丙烯酸在制备聚合物复合材料中，研究表明层间可交换离子数(CEC)通常在60-120mmol/100g范围内比较合适的离了交换容量。如果无机物的离了交换容量太高，极高的层间库仑力使得无机片层间作用力过大，不利于大分了链的插入;如果无机物的离了交换容量太低，无机物不能冇效地与聚合物相互作用，不足以

5、保证无机物与聚合物基体的相容性⑻。聚合物/蒙脱土纳米复合材料的制备方法包括熔融插层法、原位聚合法和溶液法。但是利用原位乳液聚合制备聚合物/蒙脱土纳米复合材料很少冇文献报道，乳液聚合法是一种既简便又具环境友好性的纳米复合材料合成方法旳°】，同时还具有以下几个特点：⑴聚合反应速度快，分子量高；⑵聚合热易扩散，聚合反应温度易控制；⑶聚合体系即使在反应后期粘度也很低，因而也适于制备高粘性的聚合物；⑷町直接以乳液形式使用。Exchangeablecations图1蒙脱土的结构示意图聚合物/蒙脱土纳米复合材料的性能比相应的宏观或微米级复合材料(传统的无机填料改性聚介物)冇非常显著的提高

6、，甚至出现质的飞跃，表现出全新的性能或功能。聚介物/蒙脱土纳米复合材料具有以下性能特点：(1)力学性〔⑴能上有相当高的强度、模量及韧性问等;⑵优良的热稳定性、耐热性及尺寸稳定性；⑶很好的阻燃性能；(4)由于硅酸盐呈片层平而取向，因此其膜材有很高的阻隔性；(5)对于结晶性聚合物，蒙脱土还影响了复合材料的结晶性能；(6)提高导电聚合物的导电性能；(7)有些还在磁性、光学、电磁波吸收、化学活性等方面呈现多种多样的优界特性；(8)具有质量轻、成本低，只需很少的蒙脱土增强组分«5wt%)即可使得复合材料具有以上优点。高性能，低成木，比常规填充复合物密度小、重量轻，及一些功能性作用等优

7、点使聚合物/蒙脱土纳米复合材料具有崭新的应用前景。2研究的基本内容与拟解决的主要问题首先通过节棊氯三乙醇胺和钠皋蒙脱土进行阳离了交换，在川I•二烷棊硫酸钠预乳化溶液，在乳液中加入甲基丙烯酸甲酯，最后通过引发剂引发甲基丙烯酸甲酯自由基聚合。用红外和热重来测定新型高分子材料、聚甲基内烯酸甲酯及蒙脱土的表征。通特征峰的比较确定新型高分子材料中甲基丙烯酸甲酯和蒙脱土复合；通过热重曲线比较确定新型高分子材料的热稳定性和耐热性更优于聚甲基内烯酸甲酯及蒙脱土。对合成新烈高分子材料采用正交实验(改变茉基氯三乙醇胺、卬基丙烯酸卬酯的