1、 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告學(xué) 生 姓 名：谷金彪學(xué) 號(hào)：102074402系 部：材料與工程系專(zhuān) 業(yè)：高分子材料與工程論 文 題 目：工藝參數(shù)對(duì)復(fù)配改性粘土制備粘土/SBR納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能研究 指導(dǎo)教師:梁玉蓉 王林艷 2014年3月18日開(kāi)題報(bào)告填寫(xiě)要求1開(kāi)題報(bào)告作為畢業(yè)論文答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)論文工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及所在系審查后生效；2開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)；3學(xué)生的“學(xué)號(hào)”要寫(xiě)全號(hào)（如

2、072074123），不能只寫(xiě)最后2位或1位數(shù)字；4. 有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”；5. 指導(dǎo)教師意見(jiàn)和所在系意見(jiàn)用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)，不得隨便涂改或潦草書(shū)寫(xiě)。畢 業(yè) 論 文 開(kāi) 題 報(bào) 告一論文研究目的及意義：目的：實(shí)現(xiàn)粘土片層在橡膠基體中的納米級(jí)分散，最終獲得綜合性能優(yōu)異的粘土/橡膠納米復(fù)合材料，為尋找一種獲得聚合物基納米復(fù)合材料最佳性能的表面改性技術(shù)提供解決方案和理論依據(jù)1。意義：橡膠粘土插層納米復(fù)合材料近些年成為橡膠基復(fù)合材料研

3、究的熱點(diǎn)。納米粘土大多數(shù)屬于片層結(jié)構(gòu)硅酸鹽，能夠通過(guò)各種插層技術(shù)與橡膠分子實(shí)現(xiàn)分子水平復(fù)合，制備各方面性能優(yōu)良的納米復(fù)合材料2。粘土作為價(jià)格低廉資源豐富的補(bǔ)強(qiáng)劑，被廣泛應(yīng)用于制備橡膠/粘土納米復(fù)合材料。相對(duì)于傳統(tǒng)的補(bǔ)強(qiáng)劑，它具有無(wú)污染，獲取途徑不依賴(lài)石油，價(jià)格低廉;粘土片層的各向異性、較大的形狀系數(shù)比，使得其具有炭黑的強(qiáng)補(bǔ)強(qiáng)性的同時(shí)，也賦予復(fù)合材料其它的性能，如阻隔性3-4。二國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展：聚合物/納米粘土插層法是制備納米復(fù)合材料的典型方法。1987年日本A.okdaa首次采用插層聚合法制備了尼龍（PA）6/納米蒙脫土（n-MMT）復(fù)合材料，他將MMT以厚度約1nm的層片均勻分散于PA石中，

4、大幅度提高了PA6的各項(xiàng)力學(xué)性能，因此倍受世界各國(guó)所關(guān)注。美國(guó)Conell大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所等相繼制備出聚苯乙烯/粘土，聚醋/粘土等性能優(yōu)異的納米復(fù)合材料，并在其基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)方面取得一系列重要進(jìn)展5-9。眾所周知，納米復(fù)合材料是近年以來(lái)研究比較活躍的新型材料之一。相比于傳統(tǒng)復(fù)合材料，由于納米粒子具有極小的粒徑，極大的比表面積，從而擁有很大的表面效應(yīng)，體積效應(yīng)等，這樣使得納米復(fù)合材料具有許多優(yōu)異的性能。在我國(guó)層狀硅酸鹽資源豐富且價(jià)格低廉，擁有天然的納米結(jié)構(gòu)，其獲取途徑無(wú)需依靠石油。納米粘土主要用于樹(shù)脂基復(fù)合材料的增強(qiáng)，不僅為蒙脫土在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)辟了新途徑，而且較其他納米

5、材料制備技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，成本更低廉，因此納米粘土具有十分廣泛的市場(chǎng)前景10-14。三本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：研究的問(wèn)題：復(fù)配改性制備粘土/SBR納米復(fù)合材料,主要考察不同工藝參數(shù)（pH、時(shí)間）下陰-陽(yáng)離子復(fù)配改性對(duì)粘土/SBR納米復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。畢 業(yè) 論 文 開(kāi) 題 報(bào) 告定伸應(yīng)力；復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)的表征；用SEM對(duì)硫化后的NBR進(jìn)行表征，表征之后對(duì)粘土的分散狀態(tài)與橡膠復(fù)合材料結(jié)構(gòu)性能的關(guān)系。4)復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)的表征用SEM對(duì)硫化后的SBR進(jìn)行表征；表征之后對(duì)粘土的分散狀態(tài)與橡膠復(fù)合材料結(jié)構(gòu)性能的關(guān)系。四論文工作進(jìn)度安排：論文各階段名稱(chēng)起 止 日 期1查閱

6、文獻(xiàn)資料，確定實(shí)驗(yàn)方案2014年1月3日2014年3月18日2pH為7，分別 1，3，5h改性粘土制備SBRCNs2014年3月19日2014年3月31日3pH為5，分別 1，3，5h改性粘土制備SBRCNs2014年4月1日2014年4月15日4pH為1、3，分別 1，3，5h改性粘土制備SBRCNs2014年4月16日2014年5月6日5粘土及復(fù)合材料微觀相態(tài)和熱穩(wěn)定性測(cè)試2014年5月7日2014年5月21日6分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，查漏補(bǔ)遺2014年5月22日2014年6月3日7完成畢業(yè)論文及答辯工作2014年6月4日2014年6月22日五主要參考文獻(xiàn)：1 張濤, 梁玉蓉, 王玉, 王林艷, 胡

7、剛. 有機(jī)粘土/SBR納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能研究J. 彈性體, 2011, 21(6): 15.2 王林艷, 梁玉蓉, 李晉平. 橡膠/粘土納米復(fù)合材料的新型制備方法及結(jié)構(gòu)與性能的研究D.太原: 中北大學(xué), 2012.3 楊南如, 徐玲玲. 粘土的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和開(kāi)發(fā)利用J. 建筑學(xué)材料學(xué)報(bào)，2003, 6(4), 18.4 胡剛, 梁玉蓉. 橡膠/納米復(fù)合材料的新型制備方法及結(jié)構(gòu)與性能的研究D.太原: 中北大學(xué)， 2013.5 葉燕, 李祖明, 華建坤, 李保衛(wèi), 陳保平. 改性粘土對(duì)橡膠力學(xué)性能的影響J. 世界橡膠工業(yè)， 2011, 38(10): 1012.6 于曉波, 王剛, 蔣巍, 董薇

8、. 橡膠/粘土插層納米復(fù)合材料的研究進(jìn)展J.彈性體， 2011, 21(6): 6570.畢 業(yè) 論 文 開(kāi) 題 報(bào) 告采用的研究途徑：1.粘土的復(fù)配改性選用陽(yáng)離子改性劑十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）與陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉（SDS）對(duì)鈉基土進(jìn)行復(fù)配改性. 其中無(wú)機(jī)土與CTAB配比為2.8:1,無(wú)機(jī)土添加量為10phr；確立方案。時(shí)間,pH值雙變量pH111333555777時(shí)間/h1231231231232.熔體法制備粘土/SBR納米復(fù)合材料基本配方：SBRSAZnO促D促DM促TTS100250.50.50.223.復(fù)合材料的性能測(cè)試力學(xué)性能測(cè)試4.復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)的表征進(jìn)行X

9、射線粉末衍射（XRD）、紅外光譜（FT-IR）、熱重分析（TGA）測(cè)試 具體步驟：1)粘土的改性10g無(wú)機(jī)粘土，按照1g:10mL的比例與去離子水混合攪拌一小時(shí)，后按照無(wú)機(jī)粘土：陽(yáng)離子改性劑為2.8:1的比例加陽(yáng)離子改性劑CTAB,之后按照下表所列PH值進(jìn)行調(diào)控，最后按照陽(yáng)離子改性劑：陰離子改性劑為4:2的比例加入陰離子改性劑SDS，之后按照下表所列攪拌時(shí)間進(jìn)行攪拌。2)熔體法制備粘土/SBR納米復(fù)合材料熔體插層法是將有機(jī)粘土與聚合物共混，一起加熱到聚合物熔融進(jìn)行機(jī)械混煉，通過(guò)熱和力作用使聚合物大分子進(jìn)入層狀硅酸鹽粘土片層之間，并使粘土片層間距增大或剝離成為納米片層的一種方法?；鞜捲O(shè)備根據(jù)聚合

10、物類(lèi)型的不同可選用螺桿擠出機(jī)、密煉機(jī)或開(kāi)煉機(jī)等。因?yàn)槿垠w插層法不會(huì)用到大量溶劑，是一種環(huán)境友好、簡(jiǎn)單高效、最有工業(yè)應(yīng)用前景的制備橡膠粘土納米復(fù)合材料的方法。3)復(fù)合材料的性能測(cè)試（力學(xué)性能）邵氏硬度計(jì)進(jìn)行硬度測(cè)試,拉力機(jī)進(jìn)行拉伸試驗(yàn);測(cè)試Ts，Tss，100%定伸應(yīng)力;300%畢 業(yè) 論 文 開(kāi) 題 報(bào) 告7 蘭黃鮮. 粘土改性的研究進(jìn)展J. 中國(guó)粉體工業(yè), 2011, 11(6): 1117.8 王益慶, 張立群. 粘土/丁苯橡膠納米復(fù)合材料的制備和性能及機(jī)理研究j. 特種橡膠制品, 1998. 19(2): 6-9.9 陳美, 敖寧建, 陳鷹. 改性粘土對(duì)天然橡膠/粘土復(fù)合材料抗老氧化性能

11、的影響 J. 熱帶作物學(xué)報(bào), 2001, 22(3): 15.10 沈鑫遠(yuǎn), 李祖明, 華建坤. 改性粘土對(duì)天然橡膠復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能影響J. 江西科學(xué), 2001, 29(1): 6265.11 梁成剛, 范梅. 陰離子表面活性劑改性蒙脫土及其表征J. 內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào), 2009, 40(6), 14.12 WANG Yi-qi, ZHANG Hui-feng, WU You-ping, YANG Jun, WANG Chang-xiu, ZHANG Li-qiu. PreParation, structure and ProPerties of anovel rectorite/NBR

12、nanocomPosites C. 中國(guó): 2004年國(guó)際會(huì)議論文集, 2004: 339-343.13 ZHANG Li-qun, JIA De-min. The nano-reinforcing technique and science of rUbberC. 中國(guó): 2004年國(guó)際會(huì)議論文集, 2004:46-56.14 ONE Guo-jin, SUN Cui-hua, WANG Li, LI Pin-yao . The PreParation, structure and properties of NBR/MMT nanocomPositesC. 中國(guó):2004年國(guó)際會(huì)議集, 2004: 322-326. 畢 業(yè) 論 文 開(kāi) 題 報(bào) 告指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 無(wú)機(jī)粘土和有機(jī)橡膠基體之間存在界面結(jié)合作用不強(qiáng)的問(wèn)題，所以在對(duì)橡膠基體填充之前，需要對(duì)無(wú)機(jī)粘土進(jìn)行改性，利用粘土片層間可交換的層間陽(yáng)離子，通過(guò)離子置換，弱化粘土片層的表面能，使粘土表面由親水變?yōu)槭杷?，達(dá)到對(duì)粘土較好的改性效果，實(shí)現(xiàn)粘土片層在橡膠基體中的納米級(jí)分散。作者在查閱大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，提出采用陽(yáng)離子改性劑十六烷基三甲