1、國家級創(chuàng)新性訓練計劃項目硅丙樹脂/LDH納米復合材料的合成與性能研究開題報告書負 責 人：李 旭指導老師：趙 維 實驗小組成員：李德君 郭江海 王 銳 張元霞硅丙樹脂/LDH納米復合材料的合成與性能研究LDH(層狀雙羥基氧化物)具有獨特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢、尺寸優(yōu)勢、性能優(yōu)勢,與高分子材料組裝可得到聚合物/LDH納米復合材料。重點闡述了聚合物/LDH納米復合材料制備的最新研究進展,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機納米復合材料是由無機和有機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)特點是相結(jié)構(gòu)尺寸在納米尺寸范圍內(nèi)，達到了分子水平的相容。許多復合材料表現(xiàn)為高度透明。最關(guān)鍵

2、的是界面層結(jié)構(gòu)及其特征，由于無機物與聚合物之間界面面積非常大，且存在有機聚合物與無機填料界面間的化學結(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)不匹配問題，可以把無機物的剛性、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，獲得性能優(yōu)異的復合材料，使其成為當今材料科學研究的熱點。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材料可制備無污染涂料，高阻燃材料，無毒熱穩(wěn)定劑，保溫劑等。2研究意義硅丙樹脂是有機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)樹脂。可用于外墻涂料，石材防護涂料，防水涂料，有機樹脂改性劑等。 LDH重要的性質(zhì)是其層間陰離子可以與各種陰離子進行交換，一般是高價陰離子易于換入層間，而低價陰離子易于交換出來。

4、其次LDH還有熱穩(wěn)定性和記憶效應(yīng)。納米復合材料是以樹脂、橡膠、陶瓷和金屬等基體為連續(xù)相，以納米尺寸的金屬、半導體、剛性粒子和其他無機粒子、纖維、納米碳管等改性為分散相，通過適當?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合體系，這一體系材料稱之為納米復合材料。將硅丙樹脂與LDH復合制得納米復合材料，從納米或分子水平設(shè)計高聚物復合材料的結(jié)構(gòu)，在高聚物中形成納米復合結(jié)構(gòu)，從材料性質(zhì)上根本上改變了聚合物缺陷，賦予復合材料優(yōu)異的性能。可以使之成為優(yōu)異的涂飾材料，賦予涂料更好的強度、韌性、潤滑性、耐磨和耐候等特殊性能，其質(zhì)量將會得到顯著的提高。硅丙樹脂/LDH納米復合材料其特

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機化合物的特性，在高聚物中形成納米復合人工微結(jié)構(gòu)材料，在熱分解燃燒過程中，可形成碳及無機鹽多層結(jié)構(gòu)，它起到隔熱及阻止可燃氣體逸出的作用。由于這是從納米或分子水平設(shè)計上來考慮高聚物復合材料的結(jié)構(gòu)，從而使阻燃性能和力學性能得到提高，因此這類阻燃材料是一種充滿希望的無鹵綠色環(huán)保材料，將會在涂料工業(yè)中發(fā)揮更為重大的作用。3研究目標設(shè)計和組裝不同陰離子插層的納米LDH。優(yōu)化硅丙樹脂/LDH納米復合乳液的合成方法。嘗試使用共聚法及共混法將硅丙樹脂和LDH制成一種新型納米復合材料。研究聚合物/LDH納米復合材料的性能，總結(jié)聚合物/LDH納米復合

6、材料的構(gòu)效關(guān)系。4研究的展開思路和框架研究開展共分為四個步驟：研究硅丙樹脂乳液的制備方法，并研究硅丙樹脂相關(guān)的物理性質(zhì)以及化學性質(zhì)。研究含不同陰離子層插的LDH納米復合材料的制備方法，并利用不同的制備方法，優(yōu)化含不同陰離子層插的LDH的制備過程。研究硅丙樹脂與LDH復合方法，并探索相關(guān)復合的優(yōu)化方案。利用制備好的復合材料，研究其相關(guān)的化學性質(zhì)與物理性質(zhì)，并根據(jù)其性質(zhì)推測硅丙樹脂/LDH納米復合材料的應(yīng)用前景。5進展情況與計劃概要 第一階段（調(diào)研準備階段） 現(xiàn)階段LDH實驗小組成員已經(jīng)全面開始關(guān)于硅丙樹脂和納米LDH的前期資料調(diào)研、收集、整理。預計4月到5月間，將完成前期調(diào)研工作，并完成實驗方案。第二階段（實驗階段）研究硅丙樹脂/LDH納米復合材料的合成方法，獲得合成過程的優(yōu)化條件。對材料進行分析檢測，根據(jù)檢測結(jié)果不斷優(yōu)化最