聚苯乙烯蛭石纳米复合材料的制备、结构与性能研究的任务书.docx

聚苯乙烯蛭石纳米复合材料的制备、结构与性能研究的任务书
任务书
题目：聚苯乙烯蛭石纳米复合材料的制备、结构与性能研究
一、研究背景及意义
目前，高分子复合材料的研究已成为材料化学领域的热点之一。聚苯乙烯（PS）由于其良好的物理化学性质和加工性能，广泛应用于制造各种工程塑料，但其单一的性能局限了其在实际应用中的发挥。而蛭石是一种天然无机层状材料，属于水硅酸盐类矿物质，是理想的填充剂。蛭石纳米颗粒的加入可以使复合材料的力学性能和热稳定性得到明显提高。因此，PS与蛭石纳米颗粒的复合是一种有效方法，能够提高PS材料的性能。
本课题研究的目的是通过制备聚苯乙烯蛭石纳米复合材料，研究其结构与性能，探究蛭石纳米颗粒对PS复合材料性能的影响。这对于从基础上提高复合材料的性能、优化制造工艺、推动实际应用有极其重要的意义。
二、研究内容
1.聚苯乙烯蛭石纳米复合材料的制备
（1）选择适合的蛭石，例如重晶石、海泡石等，使用液相插层法、热浸法等方法修饰蛭石表面，实现与PS基体的化学键结合，提高复合材料的界面附着力。
（2）探究不同的加工工艺参数，例如蛭石含量、加工温度、加工压力、加工时间等对复合材料性能的影响。
（3）制备不同颗粒大小的PS蛭石纳米复合材料，比较其力学性能和热性能的差异。
2.聚苯乙烯蛭石纳米复合材料的性能测试
（1）采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等方法观察复合材料的微观结构，发现蛭石纳米颗粒对聚合物基体的填充作用。
（2）采用热分析仪（TG）、差热分析仪（DSC）等方法测定复合材料的热稳定性、热膨胀系数，比较不同复合材料的热性能。
（3）采用万能材料试验机测试复合材料的强度、硬度和韧性等力学性能，比较不同复合材料的力学性能。
三、研究计划
本项目研究时间为一年，具体计划如下：
1.第一季度
（1）研究文献查找和阅读，了解聚合物复合材料的研究进展和制备技术，并确定本项目的研究目标。
（2）采购所需的仪器和材料，并完成实验室的安装和调试。
2.第二季度
（1）制备不同含量和颗粒大小的聚苯乙烯蛭石纳米复合材料，并进行表征。
（2）测定复合材料的力学性能，比较不同复合材料性能的优缺点。
3.第三季度
（1）修饰蛭石表面，提高复合材料与PS基体的附着力。
（2）研究不同加工参数对复合材料性能的影响。
4.第四季度
（1）测定不同复合材料的热性能，研究蛭石纳米颗粒对复合材料热性能的影响。
（2）分析实验结果，撰写研究报告并提交。
四、研究成果
1.制备了不同颗粒大小和含量的聚苯乙烯蛭石纳米复合材料，并进行了表征。
2.研究了不同加工参数对复合材料性能的影响，比较了不同复合材料的力学性能、热性能等。
3.对蛭石纳米颗粒对复合材料性能的提升机制进行了研究，初步揭示了蛭石纳米颗粒对材料性能的影响机理。
4.发表学术论文2-3篇，参加相关学术会议2-3次，推广实验室成果。
五、研究条件
本项目所需仪器设备主要包括液相插层装置、热浸法装置、扫描电镜等实验设备。
六、参考文献
1.X.Lei,C.Wang,B.Yin,J.Wang,J.Song,Y.Zou,Y.Wang,J.Mater.Sci.43(21):6863–6870(2008).
2.Y.Xu,R.Ren,P.Yu,G.Wang,Z.Yu,S.Tang,J.Polym.Sci.PartB:Polym.Phys.50(13):931–940(2012).
3.X.Lin,X.Hao,D.Li,L.Ma,Y.Chen,Mater.Res.Bull.46(10):1701–1705(2011).
4.李明卫，聚合物纳米复合材料（第二版），北京：化学工业出版社，2010。
5.C.Zeng,W.Li,Y.Zeng,J.Xu,L.Peng,J.Polym.Res.20(6):137(2013).