刚性分子改性粘土制备NBR粘土复合材料的结构性能研究 开题报告

1、 太原工业学院毕业论文开题报告学 生 姓 名：高峰学 号：102074112系 部：材料工程系专 业：高分子材料与工程论 文 题 目：刚性分子改性粘土制备NBR/粘土复合材料的结构性能研究指导教师:梁玉蓉 王林艳 2014 年 3 月 18日开题报告填写要求1开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业论文工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3学生的“学号”要写全号（如0720

2、74123），不能只写最后2位或1位数字；4. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”；5. 指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕 业 论 文 开 题 报 告一论文研究目的及意义：意义：通过采用吡啶等有机改性剂与聚合物单体或高分子链间较强的物理或化学作用，增强插层驱动力，同时增强粘土片层与聚合物的界面作用，提高复合材料的性能1。目标：实现粘土片层在橡胶基体中的纳米级分散，最终获得综合性能优异的粘/NBR纳米复合材

3、料，为寻找一种获得聚合物基纳米复合材料最佳性能的表面改性技术提供解决方案和理论依据2-4。2 国内外研究进展：美国Marquette大学的Wilkie教授研究组近年来一直致力于新型有机改性剂的研究,并取得了一系列的成果。Chigw ada等合成了含有两个苯环的新型改性剂苯基苯乙酮二甲基十六烷基溴化铵，用它改性的粘土热稳定性和层间距相比一些商业化的有机粘土都有很大提高，而且合成简单,成本较低5。Wang等制备了锑改性的粘土，发现它比用普通铵离子改性的粘土具有更高的热稳定性，在 600的高温下质量损失仅为20%，而普通有机粘土则达到30%40%。用这种新型有机粘土制备的聚合物/粘土纳米复合材料可以

4、抵抗熔融挤出制备过程中的高温，为一些纳米工程塑料的高温加工提供了一种可能的选择6。Zhang等首次使用了一种尾部为苯乙烯基的卓金翁碳正离子来改性粘土，并将其用于乳液合制备聚苯乙烯纳米复合材料。虽然复合材料是一种插层和剥离混合的结构，但实验数据表有机粘土表现了突出的热稳定性,是一种可以在高温下使用的新型有机粘土。通过以上分析可以发现，使用这些新型改性剂改性的粘土在与聚合物熔融复合时的稳定性要比传统季铵盐改性的粘土好得多。而且，它们与聚合物的相容性更好，粘土的分散性也更佳。因此，寻找高温稳定的高性能改性剂是以后的发展方向7-8。三本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：主要解决的问题：

5、采用刚性分子CPC改性无机粘土，利用苯环及类似苯环的结构与橡胶基体的结合力较烷烃链强，使得更多的橡胶大分子进入粘土层间，导致其层间距增幅更为显著，达到对粘土较好的改性效果。实现粘土片层在橡胶基体中的纳米级分散，最终获得综合性能优异的粘土/NBR纳米复合材料，为寻找一种获得聚合物基纳米复合材料最佳性能的表面改性技 毕 业 论 文 开 题 报 告术提供解决方案和理论依据。无机粘土结构表征结构表征有机粘土橡胶/粘土混合物橡胶配合剂混炼胶复合材料结构和性能性能表征不同刚性分子处理改性依配方加入硫化实验方案见下图： 主要研究内容：1吡啶改性采用十六烷基氯化吡啶CPC对蒙脱土进行插层改性，结果表明，插层剂

6、均已进入蒙脱土层间，有机蒙脱土的层间距由1.04nm增加到2.21nn，改性蒙脱土在有机介质中表现出较好的分散性蒙脱土经改性后，其表面性能由亲水变为憎水，也就是说其亲油性得到较好的改善实验发现，CPC-MMT和Ni-CPC-MMT的憎水性均明显增强，这可能和改性土层间残留较少的结构水有关由于改性土的亲油性增强，因而在苯乙烯中的分散性加强实验结果证明，用二次插层扩大层间距和配位作用引入新物质是完全可行的，这为利用配位聚合制备复合材料提供了思路。2熔体法制备NBR/粘土复合纳米材料。毕 业 论 文 开 题 报 告3复合材料的性能测试与结构表征。4分析总结数据，探讨改性机理，撰写论文。四论文工作进度

7、安排：论文各阶段名称起 止 日 期1查阅文献资料，确定实验方案2014年1月3日2014年3月18日2采用吡啶改性粘土制备NBRCNs2014年3月19日2014年3月31日3改变溶剂处理粘土制备NBRCNs2014年4月1日2014年4月15日4改变改性剂配比处理粘土制备NBRCNs2014年4月16日2014年5月6日5粘土及复合材料微观相态和热稳定性测试2014年5月7日2014年5月21日6分析实验数据，查漏补遗2014年5月22日2014年6月3日7完成毕业论文及答辩工作2014年6月4日2014年6月22日五主要参考文献：1 何少剑, 吴友平, 贾清秀等. 工程轮胎胎面胶用黏土/炭

8、黑/天然橡胶纳米复合材料的性能J. 合成橡胶工业, 2009, 32(3): 215-218.2 梁玉蓉, 张惠峰, 吴友平等. 丁基橡胶/有机粘土纳米复合材料的结构和性能J. 合成橡胶工业, 2005, 28(3): 211-215.3 王丽梅. 吡啶盐改性蒙脱土的制备, 表征及在聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料制备中的应用J. 硅酸盐通报, 2011, 30(3): 674-677.4 张立群, 王一中. 粘土/丁苯橡胶纳米复合材料的制备和性能J. 特种橡胶制品, 1998, 19(2): 6-10.5 王立新, 张福强, 王新等. 环氧树脂/粘土纳米复合材料的制备与表征J. 河北工业大学学报,

9、 1999, 28(1): 20-23.6 周艳, 蔡长庚, 郑小瑰等. 蒙脱土的有机改性概述J. 材料科学与工程学报, 2003, 21(6): 927-930.7 刘小华, 杜曦, 李贤均等. 吡啶甲酸的制备研究进展J. 化学研究与应用, 2003, 15(2): 161-164.8 Wu Y P, Zhao W, Zhang L Q. Improvement of Flex-Fatigue Life of Carbon-Black-Filled Styrene-Butadiene Rubber by Addition of Nanodispersed ClayJ. Macromolecular Materials and Engineering, 2006, 291(8): 944-949.毕 业 论 文 开 题 报 告指导教师意见：无机粘土和有机橡胶基体之间存在界面结合作用不强的问题，所以在对橡胶基体填充之前，需要对无机粘土进行改性，利用刚性分子结构改性粘土使粘土片层间距进一步增大，更多的橡胶大分子链进入粘土层间，导致其层间距增幅更为显著，达到对粘土较好的改性效果。作者在查阅大量文献资料的基础上，提出采用十六烷基氯化吡啶改性无机粘土