聚苯乙烯/有机蒙脱土复合材料的力学性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

聚苯乙烯(PS)是世界上市场占有份额很大的通用合成材料之一,具有非常高的性价比。但PS材料本身的缺点,如强度低、韧性、耐热性和耐气体阻隔性差等,限制了其作为高性能材料及特种材料的应用。蒙脱土(MMT)是矿产资源非常丰富的一种层状硅酸盐。将MMT以纳米尺度分散在PS基体中,可以充分发挥MMT纳米粒子的刚性、耐热性和尺寸稳定性,改善PS的强度、耐热性能等,实现通用材料的高性能化。

2. 国内外研究现状分析

自从1987年日本首次报道采用熔融插层复合法制备尼龙/蒙脱土插层复合材料以来，有光这方面的研究十分活跃，插层法制备聚合物基纳米复合材料的方法被运用到多种聚合物的改性中。

插层法制备聚苯乙烯/ 蒙脱土纳米复合材料是近年来研究的热点，但也是一个难点。目前，利用蒙脱土改性聚丙烯的研究虽然取得了一定的进展，但离工程化的要求还存在一定的距离，还需对聚苯乙烯的微观结构进行进一步优化，从而提高聚苯乙烯的机械性能，拓宽聚苯乙烯的应用范围。

近期有关PS/MMT 纳米复合材料的研究主要集中在两方面: 一是对MMT 改性, 包括层间距的扩大和增加与PS基体的相容性; 二是对PS改性, 主要是增加PS与MMT 片层间的粘合力。前者已经工业化, 并且可以直接用于制备性能良好的纳米复合材料。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：本论文选题采用原位插层法制备聚苯乙烯/蒙脱土纳米复合材料，即直接用双螺杆挤出机聚合。通过对材料的物理性能，即强度低、韧性、耐热性等研究，优化材料的合成工艺条件。

研究计划：1、实验仪器和材料以及查阅资料等准备阶段-3周；2、初期实验制备的摸索物理性能初步检测了解-1周；3、设计实验变量，进行正交实验-3周；4、对不同实验样品的强度低、韧性等检测-1周；5、统计并分析数据，找出最佳的变量组合进实验及检测-1周；6、各种样品的仪器检测-1周；7、毕业论文撰写-3周；8、准备答辩讲稿、进行答辩-1周。

4. 研究创新点

本研究采用钠基纳米蒙脱土熔融插层法制备了PS/ MMT 纳米复合材料, 即利用化学或热力学作用使MMT 剥离成纳米尺度的片层并均匀分散在PS 基体中, 实现了PS 与MMT 在纳米尺度上的复合, 以期得到韧性较好的PS 材料。