創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃開(kāi)題硅丙樹(shù)脂文件

1、國(guó)家級(jí)創(chuàng)新性訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目硅丙樹(shù)脂/LDH納米復(fù)合材料的合成與性能研究開(kāi)題報(bào)告書(shū)負(fù) 責(zé) 人：李 旭指導(dǎo)老師：趙 維 實(shí)驗(yàn)小組成員：李德君 郭江海 王 銳 張?jiān)脊璞麡?shù)脂/LDH納米復(fù)合材料的合成與性能研究LDH(層狀雙羥基氧化物)具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)、尺寸優(yōu)勢(shì)、性能優(yōu)勢(shì),與高分子材料組裝可得到聚合物/LDH納米復(fù)合材料。重點(diǎn)闡述了聚合物/LDH納米復(fù)合材料制備的最新研究進(jìn)展,指出了該類材料在涂料工業(yè)等方面的應(yīng)用前景。1研究背景聚合物基無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料是由無(wú)機(jī)和有機(jī)相在納米至亞微米范圍內(nèi)結(jié)合形成的。其最大的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是相結(jié)構(gòu)尺寸在納米尺寸范圍內(nèi)，達(dá)到了分子水平的相容。許多復(fù)合材料表現(xiàn)為高度透明。最關(guān)鍵

2、的是界面層結(jié)構(gòu)及其特征，由于無(wú)機(jī)物與聚合物之間界面面積非常大，且存在有機(jī)聚合物與無(wú)機(jī)填料界面間的化學(xué)結(jié)合，具有理想的粘結(jié)性能，可消除與聚合物基體兩物質(zhì)熱膨脹系數(shù)不匹配問(wèn)題，可以把無(wú)機(jī)物的剛性、尺寸穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性與聚合物的韌性、加工成型性以及介電性能完美的結(jié)合起來(lái)，獲得性能優(yōu)異的復(fù)合材料，使其成為當(dāng)今材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)。LDH是一種層狀雙羥基氧化物，它是由層間陰離子以及帶正電荷的層板堆積而成的化合物。LDH的層板由鎂鋁正電荷組成，具有較強(qiáng)的堿性。另外，LDH具有熱穩(wěn)定性，層間離子可交換性，記憶效應(yīng)，阻燃效果，紅外吸收性能等。利用其性質(zhì)可將各種陰離子引入水滑石層間得到一類具有不同功能的新材料，賦

3、予其豐富的光、電、磁、催化等新的性能特征，使其成為一類極具誘人前景的新功能材料。不同客體插入納米LDH層間后，可組裝得到具有不同應(yīng)用性能的納米層柱材料，可廣泛應(yīng)用于合成材料、建筑材料、石油化工、涂料、農(nóng)藥及軍工等行業(yè)。例如，LDH材料可制備無(wú)污染涂料，高阻燃材料，無(wú)毒熱穩(wěn)定劑，保溫劑等。2研究意義硅丙樹(shù)脂是有機(jī)硅與丙烯酸酯的共聚物乳液。其有較好的耐磨性、光澤度、乳液粒徑小、涂層表面易清洗 、穩(wěn)定性。是一種環(huán)保型涂料基礎(chǔ)樹(shù)脂?？捎糜谕鈮ν苛希姆雷o(hù)涂料，防水涂料，有機(jī)樹(shù)脂改性劑等。 LDH重要的性質(zhì)是其層間陰離子可以與各種陰離子進(jìn)行交換，一般是高價(jià)陰離子易于換入層間，而低價(jià)陰離子易于交換出來(lái)。

4、其次LDH還有熱穩(wěn)定性和記憶效應(yīng)。納米復(fù)合材料是以樹(shù)脂、橡膠、陶瓷和金屬等基體為連續(xù)相，以納米尺寸的金屬、半導(dǎo)體、剛性粒子和其他無(wú)機(jī)粒子、纖維、納米碳管等改性為分散相，通過(guò)適當(dāng)?shù)闹苽浞椒▽⒏男詣┚鶆蛐缘胤稚⒂诨w材料中，形成一相含有納米尺寸材料的復(fù)合體系，這一體系材料稱之為納米復(fù)合材料。將硅丙樹(shù)脂與LDH復(fù)合制得納米復(fù)合材料，從納米或分子水平設(shè)計(jì)高聚物復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)，在高聚物中形成納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，從材料性質(zhì)上根本上改變了聚合物缺陷，賦予復(fù)合材料優(yōu)異的性能?？梢允怪蔀閮?yōu)異的涂飾材料，賦予涂料更好的強(qiáng)度、韌性、潤(rùn)滑性、耐磨和耐候等特殊性能，其質(zhì)量將會(huì)得到顯著的提高。硅丙樹(shù)脂/LDH納米復(fù)合材料其特

5、殊的阻燃性，還可以滿足生產(chǎn)高阻燃材料的迫切需要。利用多孔或?qū)訝顭o(wú)機(jī)化合物的特性，在高聚物中形成納米復(fù)合人工微結(jié)構(gòu)材料，在熱分解燃燒過(guò)程中，可形成碳及無(wú)機(jī)鹽多層結(jié)構(gòu)，它起到隔熱及阻止可燃?xì)怏w逸出的作用。由于這是從納米或分子水平設(shè)計(jì)上來(lái)考慮高聚物復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)，從而使阻燃性能和力學(xué)性能得到提高，因此這類阻燃材料是一種充滿希望的無(wú)鹵綠色環(huán)保材料，將會(huì)在涂料工業(yè)中發(fā)揮更為重大的作用。3研究目標(biāo)設(shè)計(jì)和組裝不同陰離子插層的納米LDH。優(yōu)化硅丙樹(shù)脂/LDH納米復(fù)合乳液的合成方法。嘗試使用共聚法及共混法將硅丙樹(shù)脂和LDH制成一種新型納米復(fù)合材料。研究聚合物/LDH納米復(fù)合材料的性能，總結(jié)聚合物/LDH納米復(fù)合

6、材料的構(gòu)效關(guān)系。4研究的展開(kāi)思路和框架研究開(kāi)展共分為四個(gè)步驟：研究硅丙樹(shù)脂乳液的制備方法，并研究硅丙樹(shù)脂相關(guān)的物理性質(zhì)以及化學(xué)性質(zhì)。研究含不同陰離子層插的LDH納米復(fù)合材料的制備方法，并利用不同的制備方法，優(yōu)化含不同陰離子層插的LDH的制備過(guò)程。研究硅丙樹(shù)脂與LDH復(fù)合方法，并探索相關(guān)復(fù)合的優(yōu)化方案。利用制備好的復(fù)合材料，研究其相關(guān)的化學(xué)性質(zhì)與物理性質(zhì)，并根據(jù)其性質(zhì)推測(cè)硅丙樹(shù)脂/LDH納米復(fù)合材料的應(yīng)用前景。5進(jìn)展情況與計(jì)劃概要 第一階段（調(diào)研準(zhǔn)備階段） 現(xiàn)階段LDH實(shí)驗(yàn)小組成員已經(jīng)全面開(kāi)始關(guān)于硅丙樹(shù)脂和納米LDH的前期資料調(diào)研、收集、整理。預(yù)計(jì)4月到5月間，將完成前期調(diào)研工作，并完成實(shí)驗(yàn)方案。第二階段（實(shí)驗(yàn)階段）研究硅丙樹(shù)脂/LDH納米復(fù)合材料的合成方法，獲得合成過(guò)程的優(yōu)化條件。對(duì)材料進(jìn)行分析檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果不斷優(yōu)化最