纳米功能高分子复合材料的制备方法及应用前景毕_业_论_文_开_题_报_告.docx

毕 业 论 文 开 题 报 告课题名称： 纳米功能高分子复合材 料的制备方法及应用前景 专 业： 化学（师范） 姓 名： 杨玉洁 班级学号： 20111401010105 指导教师： 赵吉丽 二 一五 年 三月十四日 一、本题目研究的目的与意义：纳米技术的发展日新月异，纳米高分子材料作为其中的重要分支，研发呈现出新的趋势。由于纳米材料具有许多新的特性，如特殊的磁学特性、光学特性、电学特性和化学活性等，利用纳米粒子的这些特性对高分子材料进行改性，可以得到具有特殊功能的高分子材料。这不仅使高分子材料的性能更加优异，使其更加广泛地应用于微电子、化工、国防、医学等各个领域。1 纳米高分子材料的优势 通常是将纳米微粒与聚合物基材进行复合，利用其特殊性质来开发新产品，这比研究全新的聚合物材料投资少，周期短，生产成本低。与普通改性材料不同，纳米粒子具有特殊的表面效应、体积效应、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应等，这些效应的综合作用导致了改性后的高分子材料具有特殊性能。比如，纳米粒子巨大的比表面积产生的表面效应，可使经纳米粒子改性后的高分子材料的机械性能、热传导性、触媒性质、破坏韧性等均与一般材料不同，有的材料还具有了新的阻燃性和阻隔性。2 纳米技术在高分子材料中的应用广泛 3.1汽车、舰船的表面涂覆的油漆主要是由氯丁橡胶、双酚树脂或者环氧树脂为主要原料，在阳光的紫外线照射下很容易老化变脆，致使油漆脱落，如果在面漆中加入能强列吸收紫外线的纳米微粒就可起到保护底漆的作用。 3.2普通填料加入到高分子材料中一般使拉伸强度明显降低，而采用纳米粉末填充的复合材料，其拉伸强度却会有所增加，并在一定范围内出现极值。 3.3塑料抗老化性能差影响了其推广应用。例如在PP中加入0.3%的纳米TiO2，经过700h热光照射后，其拉伸强度仅损失10%。在塑料中添加具有抗菌性的纳米粒子，可使塑料具有持久抗菌性。将纳米ZnO或纳米金属粒子添加到塑料中，可以得到具有抗静电性的塑料。在通用塑料中加人纳米粒子能使其达到工程塑料的性能。如采用纳米技术对聚丙烯进行改性，其性能可达到尼龙6的性能指标，而成本却降低1/3，这样的产品如果实现工业化生产，将取得很好的经济效益。 3.4以往橡胶改性多加入炭黑来提高强度、耐磨和抗老化等性能，但这样处理后制品变成黑色，色彩单调。为了制成彩色橡胶，可将白色纳米粒子如纳米SiO2作补强剂或使用纳米粒子着色剂。由于纳米SiO2是三维链状结构，将其均匀分散在橡胶大分子中并与之结合成为立体网状结构，从而提高制品强度、弹性和耐磨性。 3.5将纳米微粒分散到树脂中制成膜，可用作半导体器件的紫外线过滤器。 3.6由轻元素组成的纳米材料在航空隐身材料方面应用十分广泛。一些纳米复合粉体与高分子纤维结合，对中红外波段有很强的吸收性能，对红外探测器有很好的屏蔽作用。 3.7纳米材料对光吸收和对静电屏蔽的特性，使其在日常生活和国防上也有着很重要的应用前景。利用纳米复合粉添加的纤维制成军服，这种纤维不仅对人体释放的红外线有很好的屏蔽作用，而且对人体红外线有强吸收作用，可以增加保暖作用，减轻农服的重量。 3.8在医用高分子材料领域，日本东京大学日前通过结合纳米级的微小分子环和高分子材料开发出了凝胶状的新型医疗材料。这种新材料的可见光的通过率高达98 2%，而且即使拉长8倍，材料也能恢复原状，并不会受到任何破坏。这种性能优异的材料可望用来生产隐形眼镜以及其他医疗产品。而在医用化纤制品和纺织品中添加纳米微粒可以起到除味、杀菌、消毒的作用。二、本题目目前的研究现状关于纳米功能高分子复合材料的研究，已有一些报道。如磁性纳米粒子由于尺寸小, 具有单磁畴结构, 矫顽力很高, 用它制作磁记录材料可以提高记录密度,提高信噪比; 一般要求与聚合物复合的纳米粒子, 采用单磁畴针状微粒, 且不能小于超顺磁性临界尺寸( 10 nm) 。利用纳米粒子的电学性质, 可以制成导电涂料、导电胶等, 例如用纳米银代替微米银制成导电胶, 可以节省银的用量; 还可以用纳米微粒制成绝缘糊、介电糊等。另外可用于静电屏蔽材料, 日本松下公司应用纳米微粒Fe2O3、TiO2、Cr2O3、ZnO 等具有半导体特性的氧化物粒子制成具有良好静电屏蔽的涂料,而且可以调节其颜色; 在化纤制品中加入金属纳米粒子可以解决其静电问题, 提高安全性。高分子纳米复合材料用于仿生材料也有大量研究, 实际上自然界生物的某些器官就是天然的高分子纳米复合材料。美国Arizona 材料实验室和Princeton 大学选用聚二甲基丙烯酸甲酯和聚偏氟乙烯共混物为基体, 通过钛的醇盐水解在基体中原位生成长型的纳米TiO2 粒子, 通过沉淀过程中拉伸来控制堆垛取向, 来制备人造骨头。又如采用无机纳米粒子与高沸点多官能低聚物(UDMA、Bis -GMA、Bis- PMEPP 等) 混和成型, 所得材料的硬度高、耐磨性好、吸水性低、透明性高, 可用于制备人工齿。另外, 高分子纳米复合材料还可用于医用材料, 如医用纱布中加入纳米银粒子可以消毒杀菌; 还可用于环保材料, 例如负载纳米粒子的多孔树脂可用于废气、废水等的处理; 还可用作耐摩擦、耐磨损材料和高介电材料。三、拟研究的主要内容及解决的关键问题：1、本课题研究的主要内容本文主要探讨了纳米单元的制备、纳米单元的表面改性、在高分子基体中原位生成纳米单、在纳米单元存在下单体分子原位聚合生成高分子、纳米单元和高分子同时生成以及纳米功能高分子复合材料的应用前景。2、本课题解决的关键问题先解决了纳米功能高分子复合材料的制备方法，然后又将其应用于实际，赋予了高分子材料新的功能，扩大了其应用范围。四、完成本课题的工作进度计划：3月14日 开始撰写开题报告初稿3月19日-3月20日 系里论证开题报告是否合格3月21日 交开题报告最终稿3月24日-4月4日 收集资料、查阅文献、完成论文初稿 4月7日-4月11日 指导教师检查论文初稿、提出修改意见4月18日 交论文二稿4月21日-4月25日 中期检查4月28日-5月23日 交论文第三稿（定稿）5月26日-5月30日 论文最后检查6月2日-6月6日 填写各种表格、论文答辩、成绩评定6月9日-6月13日 论文二次答辩，不合格的论文修改五、参考文献1 严东生,冯端主编. 材料新星纳米材料科学. 湖南科学技术出版社,第一版,19972 张立德,牟季美. 纳米材料学. 辽宁科技出版社,19943 Richard Feynman. Science ,1991 ;254(29) :1 3004 Kubo R. J . Phys. Soc. J np. ,1962 ; 17 :9755 牟季美,张立德. 物理,1996 ;25 (1) :316 Godovsky D Y. Advances in Polymer Science. 1995 :1197 宋国君,舒文艺. 材料导报,1996 ; (4) :578 Hiroshi Yoneyama. AdvancedMaterials, 1993; 5( 5) : 3949 Lawandy N M, Balachandran R M, Gomes A S L,Sauvain E. Nature, 1994; 368( 31) : 43610 Schwartz Benjamin J, Fumitomo Hide, Diaz2Garcia MariaA,Heeger Alan J. Polymeric Materials Science and Engineering. In:Fall Meeting 1996, ORLANDO, FLORIDA , 75: 45111 Burdon J, Calvert P.Mater. Res. Soc. Symp. Proc. , 1993;286: 31512 Wang Q H , Xu J F , Shen W C , Xue Q J . Wear,1997; 209( 1 2) : 31613 李长华. 俄罗斯的纳米级超微细粉末材料. 材料导报, 1995; ( 2) : 75 7614章永化,龚克成. 材料科学与工程,1996 ;14 (1) :2415 OHaver John H , Harwell Jeffrey H ,ORear Edgar Aet al. Langmuir ,1994 ;10 :2 58816陈祖耀,张大杰,钱逸泰. 硅酸盐通报,1988 ;7(6) :5417曾汉民,朱世平,陆耘. 88 108 274. 018 曾戎,岳中仁,曾汉民. 材料研究学报,1998 ;2 :293六、毕业论文起止日期：自 2015年 3 月 2 日起，至 2015 年 6 月 16日止。七、指导教师审