《室温硫化硅橡胶_石墨烯复合材料的制备本科论文开题报告.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《室温硫化硅橡胶_石墨烯复合材料的制备本科论文开题报告.doc(9页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、泰 山 医 学 院本科生毕业设计(论文)开题报告题目: 室温硫化硅橡胶/石墨烯复合材料的制备 院(部)系化工学院所 学 专 业高分子材料与工程年级、班级2010级学号4110011051学生姓名卫明指导教师姓名专业技术职称董建 教授2014年 3 月 15 日说 明1毕业设计(论文)题目确定后,学生应尽快征求指导教师意见,讨论立题与整个毕业设计(论文)的工作计划,然后根据课题要求查阅、收集有关资料。开题报告可在教研室或院(部)系范围内举行,须适当请有关专家参加,指导教师必须参加,报告最迟在毕业实习前完成。2本表在开题报告通过论证后填写,一式三份。本人、指导教师、所在教学院(部)系各一份。3开题
2、报告的撰写完成,意味着毕业设计(论文)工作已经开始,学生已对整个毕业设计(论文)工作有了周密的思考,是完成毕业设计(论文)关键的环节。在开题报告的撰写中指导教师只可提示,不可包办代替。4无开题报告者不得申请答辩。5本表打印或用黑色笔填写。一、选题依据(拟开展研究项目的目的、意义) 硅橡胶(英文名称:Silicone rubber),是一种以Si - O - Si 为主链的高分子弹性体,具有耐高低温、耐候、耐臭氧、耐化学品、高透气性和生理惰性等一系列优异的性能,因此在航空航天、电气、化工仪表、汽车、机械等工业及医疗卫生、日常生活等各个领域得到广泛的应用。它分热硫化型(高温硫化硅胶HTV)、室温硫
3、化型(RTV),其中室温硫化型又分缩聚反应型和加成反应型。高温硅橡胶主要用于制造各种硅橡胶制品,而室温硅橡胶则主要是作为粘接剂、灌封材料或模具使用。热硫化型用量最大,热硫化型又分甲基硅橡胶(MQ)、甲基乙烯基硅橡胶(VMQ,用量及产品牌号最多)、甲基乙烯基苯基硅橡胶PVMQ(耐低温、耐辐射),其他还有睛硅橡胶、氟硅橡胶等。硅橡胶是透明或乳白色粒状固体。具有开放的多孔结构,吸附性强,能吸附多种物质。如:吸收水分,吸湿量约达40%。如加入氯化钴,干燥时呈蓝色,吸水后呈红色。可再生反复使用。 石墨烯是2004 年才被发现的一种新型二维平面碳纳米材料1,特殊的单原子结构赋予其优异的力学、电学和热学等性
4、能。它是世界上迄今为止强度最大的材料 采用机械共混法制备石墨烯(GNS)室温硫化硅橡胶(RTv)复合材料。用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)和X射线衍射(XRD)对GNS的微观结构以及GNS在RTV硅橡胶基体中的分布情况进行了表征和分析,同时研究了GNSRTV硅橡胶复合材料的力学性能。结果表明,石墨烯在基体硅橡胶中的分布较均匀,极少出现团聚现象;随着填料石墨烯含量的增加,复合材料的拉伸模量逐渐增大,拉伸强度和断裂伸长率均出现极大值后渐渐减少; 硅橡胶可承受极限温度, 在极其苛刻的条件下仍能维持稳定不受环境影响。通常将室温硫化硅橡胶用作机体的
5、密封填料, 此外室温硫化硅橡胶对器材还有一定的防潮减震作用。将石墨烯与室温硫化硅橡胶二者进行复合, 不但可赋于硅橡胶的新功能, 而且还能拓宽硅橡胶的应用范围。本文用一种简便的方法机械共混法, 以室温硫化硅橡胶为基体, 石墨烯为填料制备了不同比例的石墨烯/室温硫化硅橡胶复合材料, 并对比研究了石墨烯用量对复合材料力学性能的影响二、国内外研究现状(附主要参考文献) 目前国外已有氧化石墨烯聚合物复合材料的相关专利报道应用领域涵盖了能源行业的燃料电池用储氢材料合成化学工业的微孔催化剂载体导电塑料导电涂料以及建筑行业的防火阻燃材料等方面。 我国石墨矿产的资源储量大质量优产量和出口均居世界首位。但相关的石
6、墨深加工技术却较为落后。加大研发力度提高产品附加值已迫在眉睫。在GO、氧化石墨烯和石墨烯的相关研究已取得突破性进展的今天这方面尤其值得国内科技予以关注 过去的几年中,石墨烯已经成为备受瞩目的国际前沿和热点,其中石墨烯复合材料的研究是国内外学者关注的热点之一。与碳纳米管相比,石墨烯的导电性能和强度更高,且成本廉,可加工性好,避免了碳纳米管研究和应用中难以逾越的手性控制、金属型和半导体型分离以及催化剂杂质等难题。因此,石墨烯有望代替碳纳米管成为聚合物基碳纳米复合材料的优质填料,但国内外对石墨烯/硅橡胶复合材料体系的研究报道极少。本工作采用高速剪切方法,将石墨烯分散到, 羟基聚二甲基硅氧烷( PDM
7、S) 中,固化后得到石墨烯/室温硫化( RTV) 硅橡胶复合材料,并对复合材料的形貌和力学性能进行了分析与表征。 硅橡胶是一种以Si - O - Si 为主链的高分子弹性体,具有耐高低温、耐候、耐臭氧、耐化学品、高透气性和生理惰性等一系列优异的性能,因此在航空航天、电气、化工仪表、汽车、机械等工业及医疗卫生、日常生活等各个领域得到广泛的应用。将增强材料分散在硅橡胶中制备增强硅橡胶,是复合型导电高分子材料领域日趋活跃的一个分支3。早在20世纪80年代初期,工业发达国家就开始对此类硅橡胶进行了研究,并在某些领域成功地应用了石墨烯增强的硅橡胶。我国关于硅橡胶的研究报道虽然很多,但对于石墨烯增强的研究
8、尚处于初步探索阶段4。 参考文献:1 Novoselov K S,Geim A K,Morozov S V,et al. Electric field effect in atomically thin carbon filmsJ. Science,2004,306( 5296) : 666 669.2 Service R F. Carbon sheets an atom thick give rise to graphene dreamsJ. Science, 2009,324( 5929) : 875 877.3 Kim K S,Zhao Yue,Jang Houk,et al. Larg
9、e-scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodesJ Nature,2009, 457( 7230) : 706 710.4 Kim H,Abdala A A,Macosko C W. Graphene /polymer nanocompositesJ. Macromolecules, 2010, 43( 16) : 6515 6530.5 黄毅,陈永胜. 石墨烯的功能化及其相关应用J. 中国科学( B 辑) : 化学,2009, 39( 9) : 887 896.6 马文石,邓帮君.
10、纳米功能化石墨烯/室温硫化硅橡胶复合 材料的制备与表征J. 复合材料学报,2 011,28( 4) : 40 45.7 Hummers W S,Offeman R E. Preparation of graphitic oxideJ J Am Chem Soc,1958, 80( 6) : 1339.8 Meyer J C,Geim A K,Katsnelson M I,et al. The structure of suspended graphene sheetsJ. Nature,2007,446 ( 7131 ) : 60 63.9 Wang Guoxiu,Yang Juan,Park
11、 J,et al. Facile synthesis and characterization of graphene nanosheetsJ. J Phys Chem( C) ,2008,112( 4) : 8192 8195. 10 Tang Z H , Wu X H , Guo B C , et al .Preparat ion of butadienestyrene-vinyl pyridine rubber-graphene oxide hybrids through co-coagulation process and in situ interface t ailoring J
12、.Journal of Materials Chemist ry , 2012 , 22 :7492-7501 . 11 Rafiee A M , Rafiee J , Wang Z , et al .Enhanced mechanical properties of nanocomposit es at low graphene content J .ACS Nano , 2009 , 3(12):3884-3890 . 12 Gao J , Liu F , Liu Y L, e t al .Environment-f riendly method to produce graphene t
13、hat employs vit amin C and amino acid J .三、研究方案(主要研究内容、目标、研究方法)主要研究内容:1、 本实验采用改进的Hummer 法 制备氧化石墨。再用高温还原法制备石墨烯。2、 采用湿法将石墨烯均匀分散于硅橡胶中,得到分散均匀的石墨烯/硅橡胶混合胶料。3、 采用机械共混法制备石墨烯(GNS)硅橡胶(RTv)复合材料。4、 对增强后的石墨烯(GNS)硅橡胶(RTv)复合材料的微观形貌和力学性能等进行表征与分析。主要研究目标:获得石墨烯填充的石墨烯硅橡胶复合材料研究方法:1、 石墨烯的制备秤取一定量的石墨粉,加入适量的浓硫酸、过硫酸钾、五氧化二磷超声
14、分散5min,在80下磁力搅拌6h进行预氧化,减压抽滤并洗涤、干燥。将干燥后的预氧化石墨加入适量的浓硫酸进行超声使其均匀分散,称取适量的高锰酸钾加入烧杯中,电动搅拌4h进行二次氧化,加入一定量的去离子水继续搅拌2h, 再加入大量的水进行稀释,最后加入过量的双氧水除去多余的高锰酸钾,最后得到亮黄色氧化石墨溶液。将氧化石墨溶液静置,使其室温沉降,取下层沉淀离心洗涤至接近中性,真空干燥,研磨成粉末。将得到的氧化石墨粉末在1050下进行高温剥离还原,最终得到一定量的石墨烯。 称取一定的量的硅橡胶溶于四氢呋喃中,同时将适量的石墨烯在四氢呋喃中进行超声分散1h,将硅橡胶溶液与石墨烯分散溶液混合,混合超声3
15、0min,将溶液在65水浴中进行剪切分散,待溶剂挥发完后取出胶料,再将所得胶料真空干燥,以保证胶料中的四氢呋喃全部除去。将混合好的胶料倒入聚四氟乙烯模具中,一并置于真空干燥箱中脱气后取出放置1 周后将复合材料从模具中取出,真空干燥。2、 对硅橡胶的性能进行表征 进行力学性能测试以及试样的SEM分析、XRD分析、DSC曲线分析等。四、进程计划(各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度)2014.1.15-2013.3.10 指导教师提出命题,查阅相关资料;2014.3.11-2013.3.19 在老师的指导下写出开题报告; 2014.3.20-2013.4.27 制备石墨烯; 2014.4.28-2013.5.17 制备石墨烯填充的硅橡胶; 2014.5.18-2013.5.24 对石墨烯填充硅橡胶的性能进行表征; 2014.5.25-2013.6.10 进行实验数据的处理,写出毕业论文五、指导教师意见该省广泛查阅了国内外相关文献资料,充分分析了石墨烯填充室温硫化硅橡胶的研究现状,在此基础上找到了研究的切入点。研究方案合理可行 签字: 年 月 日接受任务日期: 年 月 日 要求完成日期: 年 月 日学 生(签字): 年 月 日指导教师(签字): 年 月 日院部系分管教学领导(签字): 年 月 日
链接地址:https://www.31doc.com/p-3926500.html