太原工业学院毕业论文开题报告学 生 姓 名：朱红太学 号：102074443系 部：材料工程系专 业：高分子材料与工程论 文 题 目：DTAB与SDBS复配改性粘土制备粘土/SBR纳米复合材料结构与性能研究指导教师:梁 博 2014 年3月17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072074123），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： 研究目的：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/橡胶纳米复合材料，为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。研究意义:（1）通过选用DTAB与SDBS对钠基土进行复配改性，确定阴阳离子复配改性的配比对粘土/SBR纳米复合材料力学性能的影响。（2）确定纳米粘土在橡胶基体中的分散情况以及有机粘土晶层间距与复合材料性能的对应关系。（3）通过力学性能测试，红外测试，扫描电镜等测试分析结构表征，得到最佳的配比，指导橡胶材料的工业化应用。二国内外研究进展： 由粘土补强的橡胶制备的性能优于或接近于传统的橡胶补强材料炭黑，又有原材料丰富、价格低廉、节约能源等优点，是一种环保型“绿色填料”。这为污染严重的原料油供应不足，并日趋紧张和短缺的炭黑填料提供了新的途径。近年来国内外在粘土矿物填料方面的研究发展较为迅速，我国应在立足粘土复合材料的优化和改进的同时，大力开展粘土/聚合物纳米复合材料制备技术、工艺路线、生产设备和理论方面，如补强机理、界面作用强度和机制、复合材料的应变特性与结构的关系、加工流变特性、稳定性与结构的关系等的研究工作，具有重大而深远的意义。随着研究工作的深入开展，制备工艺简便、价格合理、材料微观结构可控和综合性能优异的新型粘土/聚合物纳米复合材料将不断涌现。三本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1.本课题要研究的问题：（1）将长链的季铵盐阳离子通过阳离子交换，置换出无机粘土层间的阳离子，撑开粘土片层，实现对无机粘土的有机改性。采用所制得的有机改性粘土制备粘土/橡胶纳米复合材料，对其进行力学性能测试和微观结构表征。毕 业 论 文 开 题 报 告（2）通过引入带有反应官能团的表面活性剂对经有机改性的无机粘土实施进一步改性。采用所制得的有机改性粘土制备粘土/橡胶纳米复合材料，对其进行力学性能测试和微观结构表征。 （3）如何保证粘土片层在橡胶基体中分散的稳定性，从而使得复合材料具有优异的力学性能、耐热性能等。2.本课题拟采用的研究途径：（1）实验工艺流程图1实验工艺流程图（2）粘土的有机化处理按无机粘土与去离子水的比例为1g:10ml配置泥浆；按无机粘土与阳离子改性剂（DTAB）配比为2.5:1、2.8:1、3.0:1配置有机改性剂溶液，然后分别加入配比不同的阴离子表面活性剂（SDBS），设置的阳离子改性剂与阴离子表面活性剂配比分别为4:1、4:2、4:3。将上述泥浆液置于80恒温水浴中，搅拌2h后，放入鼓风干燥箱中，恒温80，进行烘干处理后进行研磨并过筛，即得到复配有机粘土。将得到的复配有机粘土进行常规力学性能测试和微观结构表征。（3）对比实验按无机粘土与去离子水的比例为1g:10ml配置泥浆；按无机粘土与阳离子改性剂（DTAB）配比为2.5:1、2.8:1、3.0:1配置有机改性剂溶液。将上述泥浆液置于80恒温水浴中，搅拌2h后，放入鼓风干燥箱中，恒温80，进行烘干处理后进行研磨并过筛，即得到DTAB改性的有机粘土。对DTAB改性的有机粘土进行微观结构表征和常规毕 业 论 文 开 题 报 告力学性能测试。（4）粘土/橡胶纳米复合材料的制备将橡胶在双辊开炼机上进行塑炼，加入一定量的有机粘土和配合剂，通过强烈的机械剪切力使得有机粘土与橡胶混合均匀。依次加入硫化助剂，混炼10min，得到粘土/橡胶混合物。将混合物在室温下静置2h后，测正硫化时间T90。然后在平板硫化机上进行硫化，得到粘土/橡胶纳米复合材料。其中丁苯橡胶硫化参数为：16010MPaT90。（5）实验测试方法1）微观表征及测试X射线衍射（XRD）测试：表征粘土及复合材料中粘土晶层间距。红外光谱分析（FTIR）测试：判定有机粘土有机改性是否成功。热失重分析（TG）测试：主要考察有机溶剂在有机粘土中的残余量。扫描电子显微镜（SEM）表征：选取粘土/橡胶纳米复合材料式样的撕裂断面，对断面进行喷金处理，观察式样断面的微观形貌。2）常规力学性能测试硫化胶的拉伸强度、100%定伸应力、300%定伸应力、断裂伸长率、撕裂强度、硬度。四论文工作进度安排：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日日2改变粘土与DTAB的配比制备粘土/SBR复合材料2014年3月19日2014年3月25日日3改变DTAB与SDBS的配比制备粘土/SBR复合材料LIAOLIAO料2014年3月26日2014年5月8日4力学性能测试；红外、XRD等结构表征2014年5月9日2014年5月22日5分析实验数据，查漏补遗2014年5月23日2014年6月3日6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 Chakraborty S, Sengupta R, Dasgupta S, et al. Synthesis and characterization of styrene butadiene rubber-bentonite clay nanocompositesJ. Polymer English Science, 2009, 49(7): 1279-1290.2 Chakraborty S, Sengupta R, Dasgupta S, et al. Synthesis and characterization of in situ sodium-activated 毕 业 论 文 开 题 报 告and organomodified bentonite clay/styrene-butadiene rubber nanocomposites by a latex blending techniqueJ. J Apply Polymer Science, 2009, 113(2): 1316-1329.3 Varghese S, Karger-Kocsis J, Gatos KG. M elt compounded epoxidized natural rubber/layered silicate nanocomposites: structure-proper ties relationshipsJ. Polymer, 2003, 44 (14): 3977-3983.4 Chao Jia. Preparation, Microstructure, and Property of Silicon Rubber/Organically Modified Montmorillonite Nanocomposites and Silicon Rubber/OMMT/Fumed Silica Ternary Nanocomposites J. Polymer Composites, 2011: 1246-1253.5 Yong Ma, You-PingWu, Li-Qun Zhang, Qi-Fang Li. The Role of Rubber Characteristics in Preparing Rubber/Clay Nanocomposites by Melt CompoundingJ. Journal of Applied Polymer Science, 2008, Vol. 109: 1925-1934.6 谭英杰, 梁玉蓉, 张立群. OMMT/NBR纳米复合材料结构与性能的研究J. 橡胶工业. 2006, 53(7): 393-396.7 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): 211-215.8 马勇, 吴友平, 张立群. 熔体法制备有机粘土/橡胶纳米复合材料的结构及性J. 合成橡胶工业, 2005, 2(4): 256-259.9 张立群, 王一中, 余鼎声等. 粘土/橡胶纳米复合材料的制备J. 橡胶工业, 2001, 48(9): 534-537.毕 业 论 文 开 题 报 告指导教师意见： 该学生十分了解本课题的来源，研究现状和国内外的发展趋势，明确了通过阴阳离子配比的变化，确认并优化出制备粘土/SBR复合材料的方法，呈现材料力学性能随阴阳离子配比间的内在规律。课题的目标明确，方案选择恰当，具有一定的广度和深度，进度安排合理，工作量饱满。同意开题。 指导教师： 年 月 日教研室审查意见： 专业负责人： 年 月 日所在系审查意见： 系主任： 年 月 日