乳液聚合合成POSS聚合物纳米复合材料及对其性能的研究的任务书.docx

乳液聚合合成POSS聚合物纳米复合材料及对其性能的研究的任务书
任务书
一、研究背景和目的
随着纳米技术的飞速发展，纳米材料在材料科学中的应用越来越广泛。其中，纳米复合材料因其优异的性能和多种功能而备受关注。POSS（聚异丙基硅氧烷）作为一种新型无机有机杂化材料，具有良好的热稳定性、阻燃性能和机械强度等优点，已经广泛应用于聚合物、无机材料等领域。
本研究旨在通过乳液聚合合成POSS聚合物纳米复合材料，以期获得更好的材料性能和更广泛的应用领域。具体目标包括：
1.通过乳液聚合法制备POSS聚合物纳米复合材料。
2.分析POSS聚合物纳米复合材料的结构、形态和性质等方面的特征。
3.探究POSS聚合物纳米复合材料在材料科学中的应用。
二、研究内容
1.合成POSS聚合物纳米复合材料
通过乳液聚合法合成POSS聚合物纳米复合材料。具体操作步骤如下：
（1）将POSS分散在乳化剂中，制备POSS乳液；
（2）将POSS乳液加入反应釜中，加入单体和引发剂；
（3）使反应釜内的温度控制在适宜的范围内，进行乳液聚合反应；
（4）将反应产物进行分离、取样、干燥等后续处理。
2.表征POSS聚合物纳米复合材料
利用多种表征方法对POSS聚合物纳米复合材料进行分析，包括：
（1）X射线衍射分析，研究POSS聚合物纳米复合材料的晶体结构；
（2）扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析，观察POSS聚合物纳米复合材料的形态结构和形貌；
（3）热重分析和热差示扫描量热分析，探究POSS聚合物纳米复合材料的热稳定性和热性能等。
3.应用POSS聚合物纳米复合材料
研究POSS聚合物纳米复合材料在材料学中的应用，包括：
（1）将POSS聚合物纳米复合材料作为增强剂在聚合物复合材料中应用，探究其强化效果；
（2）探究POSS聚合物纳米复合材料在光电器件中的应用。
三、研究意义
本研究合成的POSS聚合物纳米复合材料具有以下意义：
1.通过乳液聚合法制备POSS聚合物纳米复合材料，可以避免传统POSS合成方法中存在的复杂反应、副产物含量高等问题。
2.研究POSS聚合物纳米复合材料的结构、形态和性质等方面的特征，为更好地优化复合材料的性能提供参考。
3.探究POSS聚合物纳米复合材料在材料科学中的应用，为其更广泛的应用提供技术支持和理论指导。
四、研究方法
本研究采用乳液聚合法合成POSS聚合物纳米复合材料，再采用多种表征方法对其进行表征分析。具体实验条件如下：
1.合成POSS聚合物纳米复合材料
（1）单体：甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）
（2）引发剂：过硫酸铵（APS）
（3）乳化剂：十二烷基苯磺酸钠（SDS）
（4）POSS：1,2-bis(methacryloyloxy)ethane-coredPOSS（MAE-POSS）
（5）反应条件：温度70-80℃、反应时间6-8小时。
2.表征POSS聚合物纳米复合材料
（1）X射线衍射分析：XRD
（2）扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析：SEM、TEM
（3）热重分析和热差示扫描量热分析：TGA、DSC
3.应用POSS聚合物纳米复合材料
（1）制备POSS聚合物纳米复合材料增强的聚合物复合材料，并对其力学性能进行测试。
（2）将POSS聚合物纳米复合材料应用于有机光电器件中，比如太阳能电池和有机发光二极管等，并对其性能进行测试。
五、研究计划
本研究计划完成时间为两年，分为以下几个阶段：
第一年第一阶段1-2个月
收集相关文献，明确研究目的和内容。
第二阶段3-6个月
合成POSS聚合物纳米复合材料，进行初步性质的表征和分析，并优化合成过程。
第三阶段7-12个月
进一步表征POSS聚合物纳米复合材料，并探究其应用，以期更好地了解材料性能和应用领域。
第二年第四阶段13-18个月
对POSS聚合物纳米复合材料进行深入研究，并探究其优化方法和应用前景。
第五阶段19-24个月
对研究结果进行总结和结论，撰写论文并完成毕业论文答辩。
六、预期成果
本研究预期成果包括：
1.成功合成POSS聚合物纳米复合材料，并进行了充分的表征和分析。
2.探究了POSS聚合物纳米复合材料在有机光电器件中的应用，并取得了一定的成果。
3.对POSS聚合物纳米复合材料的合成、表征和应用进行了深入的研究，对后续相关研究具有较高的参考价值。
七、参考文献
1.Zhang,C.,Li,Y.,&Zhu,X.(2019).SynthesisandPropertiesofPOSS-BasedPolyurethane/PolyureaElastomers:AReview.Polymers,11(4),701.
2.Kim,Y.W.,Kim,C.H.,&Lee,J.K.(2015).NovelPOSS–PCUnanocomposit