本科畢業(yè)設計(論文)開題報告(更換課題前)

GuilinUniversityofTechnology本科畢業(yè)設計（論文）開題報告（含論文綜述）學院： 化學與生物工程學院所屬教研室： 化學與化工教研室課題名稱：含氨基的松香基聚合物微球制備、表征及性能研究專業(yè)（方向）：化學工程與工藝（化學工程）班級：化工2009-2班學號：3090313212學生： 莫敬旋指導教師：余彩莉職稱: 教授開題日期: 2013年03月23日、畢業(yè)設計(論文)選題的目的和意義。⑴課題名稱含氨基的松香基聚合物微球制備、表征及性能研究有關的研究方向的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展情況分析松香是一種寶貴的可再生資源，具有毒性小、價格便宜、與環(huán)境友好等特點，廣泛地用于油漆、紙張、油墨、膠黏劑、電、農藥、香料、食品醫(yī)藥和化妝品等工業(yè)之中，是國民經濟不可缺少的化工原料。我國作為松香生產國和出口國，但是主要作為原料出口，對松香的加工率卻很低。因此對松香進行改性研究具有十分重要的意義。松香以它特有的組成和結構，已成為繼纖維素、木質素、淀粉、甲殼素、殼聚糖、天然橡膠等之后又一個制備高分子材料的重要原料來源［1-31。聚合物微球是一種性能優(yōu)良的新型功能材料，具有表面效應、體積效應、磁效應、生物相容性、功能基團等特性，在標準計量、生物醫(yī)學、情報信息、分析化學、膠體科學及色譜分離等領域中具有十分廣泛的應用［41。尤其是近年來,在單分散聚合物微球上引入各類功能基團后，使這種功能性微球在如生物工程、免疫檢驗、電子和微電子技術、信息產業(yè)、高效液相色譜等許多高新技術領域顯示出了良好的應用前景［51。在眾多聚合物微球及其材料的研究中，占較大分量的一部分是各種功能性的聚合物微球制備研究。聚合物微球可以通過選擇單體和聚合方式，從分子水平上來設計微球的結構，并且可以比較方便地控制其尺寸的大小和均一性，使之具有所需要的特定性能。聚合物微球的大小可以通過選用不同的制備方法或控制其反應過程的反應條件來控制。聚合物微球的表面也可以功能化，主要通過使用不同的功能性單體進行聚合來制備含有特定官能團的聚合物微球，也可以通過對已制備的聚合物微球進行各種化學改性來使其表面功能化。這種微觀結構和性能的可設計性，使得高分子微球在生物醫(yī)學領域中顯示出巨大的應用潛力。此外聚合物微球的降解性，生物相容性等物理化學和膠體性質都可以通過一些方式進行調節(jié)。因此隨著科技的發(fā)展，為了拓展聚合物微球的應用范圍以使其更好服務于人類，對各種功能性聚合物微球的探索和研究也越來越引起人們關注⑹。氨基化是微球功能化中的一部分，也是今后研究側重的趨勢。將氨基接枝到聚合物微球表面，可以增加微球的性能。氨基具有還原性，可以被重金屬離子氧化，降低重金屬離子的毒性，具有良好的吸附功能。氨基化微球用途廣泛，研究其合成方法及其性質應用，對眾多行業(yè)領域具有很大的幫助和促進。前人在本選題研究領域中的工作成果簡述目前，針對松香改性的研究和聚合物微球的制備及其功能化等前人已做了較多的研究，但以改性松香做為單體，制成的聚合物微球并進行氨基化處理卻鮮有報道。因此，本課題具有很好的研究意義。JosePhon［7］用帶有氨基的硅烷(如N-2氨基乙基-3氨基丙基硅烷，P-氨基苯基硅烷，3-氨基丙基硅烷等)與金屬氧化物脫水反應，得到帶有-NH2的磁性微球。并將該微球進行進一步的功能化，進而得到帶有羧基的微球。趙書閣，劉麗強等8］用苯乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮等制成聚苯乙烯聚合物微球，進行硝基化處理后，放入還原劑將硝基還原成氨基，制成氨基化聚苯乙烯聚合物微球。并將此微球純化克倫特羅抗體，證明了氨基化微球對純化抗體的可行性及高效性。Liu等［9］通過氨基功能化的磁性納米粒子合成了磁性殼聚糖納米復合材料，由于殼聚糖可以和重金屬離子相互作用，在外加磁場中，這些微粒能有效地從廢水中移除重金屬離子。由于殼聚糖和重金屬離子的相互作用是可逆的，所以，在弱酸條件下超聲就可以將重金屬離子從殼聚糖中移除。王偉財、張琦等［10］通過分散聚合法制備微米級單分散聚甲基丙烯酸縮水甘油酯(PGMA)微球，并對其進行氨基改性，隨后在微球內部原位沉積合成磁性納米粒子，溶脹滲入量子點，最終制備了氨基化、微米級、單分散、超順磁、熒光復合多功能聚合物微球。微球制備過程如圖1所示：圖1氨基化微球制備流程合成的多功能微球有望用于生物分離、生物成像、生物標記和熒光檢測等領域。XiangLiu［11］和QiangWang［12］等人都是改進的懸浮聚合法制備了磁性聚(丙烯酸甲酯-二乙烯基苯）微球，然后通過表面接枝引入功能化氨基基團；ZhiYongLinWl等以二乙烯基苯為交聯(lián)劑、丙烯酸甲酯為單體，在油酸改性四氧化三鐵的存在下，采用微懸浮聚合法制備了磁性聚（二乙烯基苯-甲基丙烯酸甲酯）微球，然后通過與乙二胺進行氨解反應得到富含-nh2功能基團的磁性聚合物微球，從而拓寬了磁性聚合物微球的應用范圍。李鵬飛［141等通過首先分散聚合法制得聚甲基丙烯酸縮水甘油酯高分子微球，然后通過氨解反應產生氨基,再加入濃堿在微球內部生成Fe3O4納米顆粒而得到富含氨基功能基團的磁性聚合物微球吸附劑，其對鉻離子有較高的吸附量，飽和吸附容量為 263.16mg/g。二、設計或研究主要內容和重點，預期達到的目標及擬解決的主要問題和技術關鍵，有何創(chuàng)新之處。⑴主要內容1.制備含有功能集團 氨基的松香基聚合物微球；2?含氨基的松香基聚合物微球結構表征：3?含氨基的松香基聚合物性能研究。⑵研究重點利用懸浮聚合法制備松香基二元聚合物微球，并對其進行氨基化修飾，在微球的表面引入氨基功能基團。探討單體比例、引發(fā)劑用量、分散劑用量等對聚合物微球性能的影響，確定制備聚合物微球的最佳工藝條件。⑶預期達到的目標制備出球形良好、粒徑均勻、雜質少、表面氨基功能基團多的聚合物微球，為以松香為原料制備新型功能高分子材料奠定一定的理論基礎。擬解決的主要問題和技術關鍵探討不同因素如單體質量比例、分散劑用量、引發(fā)劑用量等因素對聚合微球性能的影響，確定懸浮聚合法制備松香基二元聚合物微球的最佳工藝條件。⑸課題創(chuàng)新對松香進行改性制備松香基二元大分子單體，再與苯乙烯制備含氨基功能基團的聚合物微球，目前國內外未見文獻報道。松香基聚合物微球作為一種新型高分子材料可以預見在生物化學、電子信息、醫(yī)藥工程等領域具有廣泛應用前景，同時對提高松香的附加價值也有積極的影響。因此，本課題的研究將對天然資源松香的開發(fā)利用具有十分重要的意義。三、研究方案(1)實施方案所需的條件1、實驗試劑名稱類型產地松香特級廣西梧州松脂廠丙烯酸化學純廣東?汕頭市西隴化工股份有限公司甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)化學純天津市化學試劑研究所偶氮二異丁腈(AIBN)分析純廣東?汕頭市西隴化工股份有限公司苯乙烯(St)化學純廣東?汕頭市西隴化工股份有限公司明膠化學純廣東?汕頭市西隴化工股份有限公司對苯二酚(HQ)分析純廣東?汕頭市西隴化工股份有限公司氫氧化鉀分析純廣東?汕頭市西隴化工股份有限公司氧化鋅分析純湖南省邵陽市化學試劑廠無水乙醇分析純廣東?汕頭市西隴化工股份有限公司汽油93#中國石油化工股份公司氫氧化鈉分析純廣東?汕頭市西隴化工股份有限公司丙烯酸甲酯化學純廣東?汕頭市西隴化工股份有限公司乙二胺分析純廣東?汕頭市西隴化工股份有限公司二次蒸餾水實驗室自制其中苯乙烯、丙烯酸甲酯用之前須減壓蒸餾，除去阻聚劑；偶氮二異丁氰需重結晶,處理除掉棉花狀不溶物。2、實驗儀器及設備儀器名稱規(guī)格&型號產地電子天平梅特勒-托利多儀器廠(上海有限公司)恒溫水浴鍋HH-S1-Ni北京長安科學儀器廠電子恒速攪拌器CS28-B上海安亭電子儀器廠鼓風干燥箱BAO-80施都凱儀器設備(上海)有限公司磁力攪拌電熱套98-II-C型重慶吉祥教學儀器有限公司光學顯微鏡DMXRP型德國萊卡公司

紅外分析儀AVATAR360Nicolet公司掃描電鏡JSM-6380LV型日本電子株式會社(JEOLLtd)旋轉蒸發(fā)儀RE-52AA上海亞榮生儀器廠此外，還有足量的各種玻璃儀器、玻璃導管、橡膠導管等基本實驗儀器裝置，使實驗能夠順利進行。⑵技術方案1、 丙烯酸松香(RA)的制備將100g松香加入到帶有攪拌裝置、冷凝管、溫度計、N2導管及加料漏斗的四口燒瓶中，加熱熔化，同時導入N2，升溫至230匸；然后緩慢滴加22g丙烯酸(AA)(1.5h左右滴加完畢)，繼續(xù)反應2h；降溫至170匸左右出料，得到RA(其酸值為237.1mg/g)。反應方程式如下：2、 RA與HEMA酯化物(RAH)的合成在裝有分水器的四口燒瓶中加入RA、催化劑及對苯二酚，升溫融化后開始攪拌；200匸時滴加HEMA(約1.5h滴加完畢)，滴加完畢后升溫至230s繼續(xù)反應若干時間即可。反應方程式如下：3、 松香基二元聚合物微球的制備（懸浮聚合法）在250ml三口燒瓶中加入適當?shù)恼麴s水，通入N2并調整攪拌器攪速為500r/min,除去水中的氧氣，持續(xù)20min并升溫至60°C,然后將稱取適量的明膠溶解到水中；稱取一定量比例的RAH、苯乙烯、丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯，以及引發(fā)劑AIBN共同超聲溶解；隨后將混合單體加入裝置中，在氮氣保護下先在60°C、600r/min下維持15min,隨后升溫至85°C,在500r/min進行攪拌反應3h,最后調整溫度為90C熟化2h。待反應結束后，進行洗滌，干燥、稱量聚合物微球。4、 測試和表征方法使用德國Nicolet公司的AVATAR360紅外光譜分析儀聚合物微球的結構進行分析，樣品采用KBr壓片，波數(shù)范圍：4000?400cm-i；使用德國NETSCH公司的STA449C綜合熱分析儀，升溫速率：10K/min,溫度范圍：25?600C在氮氣氣氛下測定聚合物微球的熱失重；采用德國萊卡公司DMXRP型光學顯微鏡對聚合物微球的形貌進行分析；采用掃描電鏡對微球的表面進行表征。四、主要參考文獻目錄陳林，張發(fā)愛，余彩莉.氫化松香與甲基丙烯酸0-羥乙酯酯化物的制備J].精細與專用化學品，2007,15(24)：12-15.余彩莉，張發(fā)愛?松香順酐加成物及溴化物紅外光譜和綜合熱分析研究[J].生物質化學工程，2006，40(4)：28-30.MaitiS,RaySS,KunduAK.Rosin:ArenewableresourceforpolymersandpolymerchemicalsJ]ProgPolymSci,1989,14(3):297-338.HolIisQ.L..SeparationofgaseousmixturesusingporousPolyaromatiebeads.AnalChem,1996,38(2):309?316.ImanM,CelebiS.S,OzduralA.R.,PreparationofPhotooxidizedmagneticPolystyrenebeadsforenzymeimobilization.ReaetivePolymers,1992,17:325~3.⑹宋肖潔.功能性單分散聚合物微球及其磁性復合微球的制備[D]?復旦大學.2011:3?5.]Whitesides,G.M..,Kazlanskas,R.J.andJesePhson,L.Magnetieseparationinbioteehnology.TrendsBioteehnol,1983,l(15):144?148.趙書閣，劉麗強，彭池方，等.氨基化聚苯乙烯微球的制備及在克倫特羅抗體純化中的應用[J].食品科學.2011,32(8):318?322.Liu,X，Hu,Q,Fang,Z,Zhang,X，Zhang,B.MagneticchitosannanComposites:ausefulrecyclabletoolforheavymetalionremoval.Langmuir,2008,25(1):3~8..王偉財，張琦，張兵波，等.氨基化單分散超順磁熒光PGMA多功能微球制備[J].科學通報.2007.21(52)：2477?2481.XiangLiu,YuepingGuan,QiangWang,XiufengRen,MingzhuYang.TheSurfaceModificationofMagneticPoly(methylacrylate)MicrosphereswithDendronandApplicationinAu(III)Adsorption.JournalofAppliedPolymerScience,2012,(126):1956-1964WANGQiang,GUANYueping,LIUXiang,YANGMingzhuandRENXiufeng..Micron-sizedMagneticPolymerMicrospheresforAdsorptionandSeparationofCr(VI)fromAqueousSolution.ChineseJournalofChemicalEngineering,20(1)105一110(2012)：105~110?ZhiYongLin,YingXueZhang,YongLeChen,HaoQian.Extractionandrecyclingutilizationofmetalions(Cu2+,Co2+andNi2+)withmagneticpolymerbeads.ChemicalEngi