环氧树脂复合材料的制备及其性能研究的开题报告.docx

纳米钛酸钡/环氧树脂复合材料的制备及其性能研究的开题报告

一、研究背景和意义

纳米材料在复合材料中的应用已经受到越来越多的关注。纳米颗粒的尺寸小于100纳米，因此具有许多独特的性质，例如高比表面积、狭窄的尺寸分布和量子大小效应等。孔径粗糙度的维度将使纳米颗粒的物理、化学和生物特性发生变化，这也使得纳米颗粒在复合材料制备中有着广泛的应用前景。

纳米钛酸钡是一种常见的无机纳米材料，具有高比表面积、高硬度、高耐热性、良好的光学性能和高介电常数等特点。因此，纳米钛酸钡在电子、光子学和复合材料中都具有广泛的应用。

环氧树脂是一种重要的聚合物基质材料，在电子、制药和高强度结构等领域中有广泛的应用。然而，环氧树脂的应力-应变性能和耐热性能不足，这限制了它的应用范围。

因此，制备纳米钛酸钡/环氧树脂复合材料是一个重要的研究方向。通过将纳米钛酸钡添加到环氧树脂中，可以显著改善环氧树脂的力学性能和耐热性能，同时还可以增强材料的耐腐蚀性能和电介质性能。

二、研究目的和内容

本研究的主要目的是制备纳米钛酸钡/环氧树脂复合材料，并研究其物理、化学和力学性能。具体研究内容包括：

1.纳米钛酸钡的制备

采用水热法合成纳米钛酸钡，研究不同实验条件下纳米颗粒的形貌、尺寸和结构。

2.复合材料的制备

将合成的纳米钛酸钡添加到环氧树脂中，并对不同比例的复合材料进行制备控制实验。

3.物理化学性能测试

使用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和元素分析等测试方法，研究复合材料的结构和成分。

4.力学性能测试

对复合材料进行拉伸、弯曲和冲击等力学性能测试，研究添加纳米钛酸钡后的力学性能变化。

5.应用性能测试

研究复合材料的耐热性能、耐腐蚀性能和电介质性能等应用性能。

三、研究方法和技术路线

1.纳米钛酸钡的制备

采用水热法制备纳米钛酸钡，实验过程中控制不同的温度、压力、反应时间和反应物质浓度，研究不同实验条件下所制备的纳米颗粒的形貌、尺寸和结构。

2.复合材料的制备

将合成的纳米钛酸钡加入环氧树脂中，控制添加量为5%、10%和15%的不同比例，混合均匀，将混合物倾注到模具中，通过固化反应制备复合材料。

3.物理化学性能测试

使用SEM、TEM、XRD和元素分析等测试方法，研究复合材料的结构和成分。

4.力学性能测试

使用万能试验机对复合材料进行拉伸、弯曲和冲击等力学性能测试，研究添加纳米钛酸钡后的力学性能变化。

5.应用性能测试

使用TGA、DSC、EDS和介电常数测试仪对复合材料的耐热性能、耐腐蚀性能和电介质性能进行测试和研究。

四、论文结构安排

本研究论文的结构安排如下：

第一章：绪论

第二章：纳米钛酸钡的制备

第三章：复合材料的制备

第四章：物理化学性能测试

第五章：力学性能测试

第六章：应用性能测试

第七章：结论

五、研究进度安排

本研究的进度安排如下：

2022年2月-4月：文献综述、研究方案设计和实验设备采购

2022年5月-7月：纳米钛酸钡的制备实验和复合材料制备实验

2022年8月-10月：物理化学性能测试和力学性能测试

2022年11月-2023年1月：应用性能测试和数据分析

2023年2月-2023年4月：论文撰写和投稿

六、研究经费和资源

本研究预计需要的经费主要用于购买实验设备和化学试剂、论文翻译和地方差旅费等，预计总经费为30万元。除此之外，还需要获得实验室的支持和指导，以及图书馆提供的文献资源支持。

七、预期成果和创新性

本研究拟以纳米钛酸钡/环氧树脂复合材料为研究对象，通过水热法制备纳米钛酸钡，将其添加到环氧树脂中，制备出纳米钛酸钡/环氧树脂复合材料，并对其物理、化学和力学性能进行研究。预期的研究成果如下：

1.制备出纳米钛酸钡/环氧树脂复合材料

通过水热法制备纳米钛酸钡，并将其添加到环氧树脂中，制备出纳米钛酸钡/环氧树脂复合材料。

2.研究复合材料的结构和成分

使用SEM、TEM、XRD和元素分析等测试方法，研究纳米钛酸钡/环氧树脂复合材料的结构和成分。

3.研究复合材料的力学性能

对纳米钛酸钡/环氧树脂复合材料进行拉伸、弯曲和冲击等力学性能测试，研究添加纳米钛酸钡后的力学性能变化。

4.研究复合材料的应用性能

通过TGA、DSC、EDS和介电常数测试仪等测试方法，研究纳米钛酸钡/环氧树脂复合材料的耐热性能、耐腐蚀性能和电介质性能等应用性能。

本研究的创新性在于通过引入纳米钛酸钡提升环氧树脂的力学性能和耐热性能，从而扩展了环氧树脂的应用范围。同时，本研究也为纳米材料在复合材料中的应用提供了一种新的思路和方案。