胡凱開題報告

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1、崗任祠人乂屈本科生畢業(yè)論文開題報告題目甲基丙烯酸甲酯高分子納米材料的制備及表征專業(yè)應(yīng)用化學(xué)班級091班姓名胡凱指導(dǎo)教師喬軍（實驗員）所在學(xué)院生物與環(huán)境工程學(xué)院開題時間2012年9月1選題的背景與意義聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料是納米技術(shù)在材料領(lǐng)域的重要應(yīng)用。納米復(fù)合材料在20世紀(jì)80年代末發(fā)展起來的新型材料，是分散相的尺度進(jìn)入納米量級的聚合物系合金，兼貝無機(jī)有機(jī)材料的特點，并通過兩者Z間的耦合作用產(chǎn)生出許多優(yōu)界的性能。國外口20世紀(jì)70年代開始研究納米復(fù)合材料，在眾多領(lǐng)域的研究已取得重大進(jìn)展。國內(nèi)在20世紀(jì)90年代中期才興起了納米研究熱，研究的第一代聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料

2、是聚己內(nèi)酰胺/蒙脫土納米復(fù)合材料，隨后研制出了笫二代聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料：PET(聚酯)納米復(fù)合材料⑴。近年來，國內(nèi)外對聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料的研究界?；钴S，新的研究成果不斷岀現(xiàn)，并且已有很多被工業(yè)化應(yīng)用，例如，美國Cornell大學(xué)、Michigan州立大學(xué)和中國科學(xué)院化學(xué)研究所等〔同制備出Nylon6＞聚酯類(PET/PBT)與聚烯怪/粘土二等聚合物/層狀硅酸盆納米復(fù)合材料，并在英基礎(chǔ)理論和應(yīng)用開發(fā)方而取得一系列重要進(jìn)展。蒙脫土系蒙皂粘土是一種云母類天然層狀硅酸鹽，化學(xué)組成為Ex(H2O)4(A12.x,Mgx)2l(Si,Al)4O10](OH)2,其中E主

3、要為Nf、Ca2+,其次有KJLi*等的層間可交換陽離子。蒙脫土的每個單位品胞由兩個硅氧四面體品片間夾帶一個鋁氧八面體品片構(gòu)成三明治結(jié)構(gòu)，二者Z間靠共用氧原了連接(如圖l)o蒙脫土獨特的結(jié)構(gòu)使其具冇如下重要性質(zhì)：①晶層Z間的陽離子是可交換的,蒙脫土片層間通常吸附有NaSK+,Ca2+,Mg?+等水合陽離子，它們很容易與有機(jī)或無機(jī)陽離子進(jìn)行交換，使層間距發(fā)主變化⑹；②膨脹性，當(dāng)蒙脫土與水接觸時，水分了浸入層間，被吸附的正離子轉(zhuǎn)變成水合離子，大量的水合結(jié)構(gòu)有足夠強度克服層間的范德華力，促使間層膨脹。③粘土可分離成片層，徑/厚比一般為250,最大可達(dá)1000,因此具有極高的比表面

4、積，從而賦予復(fù)合材料優(yōu)界的增強性能。在研究聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料中，冃前文獻(xiàn)報道所涉及到的單體包括：氯乙烯、酷酸乙烯酯、卬基內(nèi)烯酸卬酯、內(nèi)烯酸丁酯、苯乙烯、己酸乙烯酯、卬基內(nèi)烯酸十二烷革酯和卬基丙烯酸十八烷基耶。另外，也有人盼采用多單體配方，這其中不乏水溶性的單體，諸如丙烯酸和甲基丙烯酸在制備聚合物復(fù)合材料中，研究表明層間可交換離子數(shù)(CEC)通常在60-120mmol/100g范圍內(nèi)比較合適的離了交換容量。如果無機(jī)物的離了交換容量太高，極高的層間庫侖力使得無機(jī)片層間作用力過大，不利于大分了鏈的插入;如果無機(jī)物的離了交換容量太低，無機(jī)物不能冇效地與聚合物相互作用，不足以

5、保證無機(jī)物與聚合物基體的相容性⑻。聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法包括熔融插層法、原位聚合法和溶液法。但是利用原位乳液聚合制備聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料很少冇文獻(xiàn)報道，乳液聚合法是一種既簡便又具環(huán)境友好性的納米復(fù)合材料合成方法旳°】，同時還具有以下幾個特點：⑴聚合反應(yīng)速度快，分子量高；⑵聚合熱易擴(kuò)散，聚合反應(yīng)溫度易控制；⑶聚合體系即使在反應(yīng)后期粘度也很低，因而也適于制備高粘性的聚合物；⑷町直接以乳液形式使用。Exchangeablecations圖1蒙脫土的結(jié)構(gòu)示意圖聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料的性能比相應(yīng)的宏觀或微米級復(fù)合材料(傳統(tǒng)的無機(jī)填料改性聚介物)冇非常顯著的提高

6、，甚至出現(xiàn)質(zhì)的飛躍，表現(xiàn)出全新的性能或功能。聚介物/蒙脫土納米復(fù)合材料具有以下性能特點：(1)力學(xué)性〔⑴能上有相當(dāng)高的強度、模量及韌性問等;⑵優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、耐熱性及尺寸穩(wěn)定性；⑶很好的阻燃性能；(4)由于硅酸鹽呈片層平而取向，因此其膜材有很高的阻隔性；(5)對于結(jié)晶性聚合物，蒙脫土還影響了復(fù)合材料的結(jié)晶性能；(6)提高導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電性能；(7)有些還在磁性、光學(xué)、電磁波吸收、化學(xué)活性等方面呈現(xiàn)多種多樣的優(yōu)界特性；(8)具有質(zhì)量輕、成本低，只需很少的蒙脫土增強組分?5wt%)即可使得復(fù)合材料具有以上優(yōu)點。高性能，低成木，比常規(guī)填充復(fù)合物密度小、重量輕，及一些功能性作用等優(yōu)

7、點使聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料具有嶄新的應(yīng)用前景。2研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題首先通過節(jié)棊氯三乙醇胺和鈉皋蒙脫土進(jìn)行陽離了交換，在川I?二烷棊硫酸鈉預(yù)乳化溶液，在乳液中加入甲基丙烯酸甲酯，最后通過引發(fā)劑引發(fā)甲基丙烯酸甲酯自由基聚合。用紅外和熱重來測定新型高分子材料、聚甲基內(nèi)烯酸甲酯及蒙脫土的表征。通特征峰的比較確定新型高分子材料中甲基丙烯酸甲酯和蒙脫土復(fù)合；通過熱重曲線比較確定新型高分子材料的熱穩(wěn)定性和耐熱性更優(yōu)于聚甲基內(nèi)烯酸甲酯及蒙脫土。對合成新烈高分子材料采用正交實驗(改變茉基氯三乙醇胺、卬基丙烯酸卬酯的