纳米硅铝管橡胶复合材料的制备与性能的研究的任务书.docx

纳米硅铝管橡胶复合材料的制备与性能的研究的任务书
任务书
一、背景和研究意义
随着材料科学和纳米科技的快速发展，以及人们对材料性能要求的不断提高，新型复合材料逐渐取代了传统的单一材料。对于传统的橡胶材料，其在耐磨、耐老化等方面仍存在一定的不足。因此，研究和开发具有优越性能的橡胶复合材料，具有重要的理论和实际意义。
近年来，以纳米材料作为填料加入到橡胶基质中，是提高橡胶材料性能的一种有效途径。纳米硅铝管具有良好的通孔性和表面活性，对于橡胶界面的增强能力、硬度、耐磨性、耐老化性和耐油性等都具有重要的作用。因此，利用纳米硅铝管作为填料加入到橡胶中，制备出高性能的纳米硅铝管橡胶复合材料，具有很好的发展前景和广阔的应用市场。
二、研究内容和目标
本课题旨在通过实验室制备纳米硅铝管橡胶复合材料，并对其性能进行测试和分析，研究纳米硅铝管填料对橡胶材料性能的影响，最终达到制备高性能的纳米硅铝管橡胶复合材料的目标。
具体研究内容如下：
1.制备纳米硅铝管：采用溶胶凝胶法，分别以硅源、铝源和表面活性剂为原料，制备出高纯度的纳米硅铝管。
2.制备纳米硅铝管橡胶复合材料：选用合适的填料含量，将制备好的纳米硅铝管加入到橡胶基质中，并进行混炼和成型处理，最终制备出纳米硅铝管橡胶复合材料。
3.研究复合材料性能：对制备好的纳米硅铝管橡胶复合材料进行力学性能测试、热力学性能测试、摩擦学性能测试、形态分析等，研究纳米硅铝管填料对橡胶材料性能的影响。
三、研究重点和难点
1.纳米硅铝管的制备：纳米硅铝管的制备中，需要控制好各种原料的用量和反应条件，保证硅铝比和其表面性质的优异性，是本研究的重点和难点之一。
2.纳米硅铝管填料的分散性：纳米硅铝管在橡胶基质中的分散性优异性与其力学性能密切关联，同时也是本研究的难点之一。
3.合理选取填料含量：填料含量对于纳米硅铝管橡胶复合材料的性能具有重要影响，因此需要在实验中合理选取填料含量，才能制备出高性能的纳米硅铝管橡胶复合材料。
四、研究方案和方法
1.纳米硅铝管的制备：采用溶胶凝胶法，在高温下通过水解缩合反应制备出具有良好表面性质的纳米硅铝管材料。
2.纳米硅铝管填料的制备：采用内熔法或热混合法，将制备好的纳米硅铝管和橡胶基质进行混合，并制备出纳米硅铝管橡胶复合材料。
3.性能测试：对制备出的纳米硅铝管橡胶复合材料进行不同性能测试，如拉伸性能测试、硬度测试、耐磨性测试、摩擦学性能测试等，以及形态表征分析。
五、进度安排
第一年：
1.了解纳米素材性质，复合材料的种类及应用领域。
2.熟悉本研究涉及的技术方法。
3.研究硅酸四乙酯和三乙醇胺为原料的可控水解制备所得的改性纳米硅铝管的制备方法，研究改性纳米硅铝管的物理化学性质。
第二年：
1.利用内生高分子混炼法制备纳米硅铝管橡胶复合材料和复合材料的优化。
2.测试制备好的纳米硅铝管橡胶复合材料的压缩性能、拉伸性能、硬度等物理性能，并考察其性能与填料含量、填料尺寸等因素之间的关系。
第三年：
1.基于得到的纳米硅铝管橡胶复合材料优化结果，进行摩擦学性能、耐老化性能测试等综合性能测试。
2.分析纳米硅铝管填料对橡胶基质性能影响机理。
六、预期成果
1.获得优异性能的纳米硅铝管橡胶复合材料。
2.揭示纳米硅铝管填料对橡胶材料性能的影响机理。
3.为开发新型高性能橡胶材料提供理论和实验基础。
七、参考文献
[1]梁刚，徐兴荣，戴宇等.纳米材料填充橡胶的制备及其性能研究[J].高分子材料科学与工程，2011：33（3）：84-88。
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