沈理毕业设计开题报告

开开 题题 报报 告告 题目名称 题目来源 学生姓名 A 王秋君 液相体系中有机硅微球的制备过程研究 题目类型2导师姓名张武 班级学号1105050119专业粉体材料科学与工程 1 1、研究目的及内容（不少于、研究目的及内容（不少于 500500 字）字） 以二氯二甲基硅烷 DMDCS 和正硅酸乙酯 TEOS 为单体，采用水解-缩合法合成有机 硅微球。 重点研究反应条件，如单体配比，单体浓度，偶联剂使用等对产物形态的影响， 并进一步表征产物的疏水性及其耐热性能。 有机硅微球分子结构上既含有无机硅氧烷骨架结 构，又含有多种有机侧基，这种特殊的化学组成和分子水平上的有机-无机复合结构，使其 兼具无机材料与有机材料的优异性能。 与一般的硅树脂相比，具有更优异的耐热性电绝缘性 耐候性耐辐照性疏水自洁性等， 在橡胶塑料涂料胶黏剂以及化妆品等多种工业领域都具有广 泛的应用前景。 制备聚硅氧烷微球的常规方法是水解缩合法和加成法。 水解缩合法RXSiOR1 14-XH2ORXSiOH4-XRXSiO4-X/2 上式中R 为甲基、苯基或取代烷基，R1 1一般为小分子烷基一般 Ct～C6的脂肪链或芳 香链。 所用的烷氧基硅烷一般为烷基三烷氧基硅烷如甲基三甲氧基硅烷和甲基三乙氧基硅 烷， 也可将其与二甲基二烷氧基硅烷如二甲基二甲氧基硅烷或取代烷基烷氧基硅烷如氨 丙基三乙氧基硅烷共水解来调节或修饰聚硅氧烷的化学结构。在水解缩合法中，需要加入 酸碱催化剂来提高反应速率。水解时一般可用酸如醋酸、盐酸等或碱作催化剂，而缩聚时 一般用碱如氢氧化钠、氨水等作催化剂。另外，在反应体系中加入其它溶剂如乙醇、聚 乙二醇等及表面活性剂，则有利于对反应过程及生成产物进行控制。用水解缩合法制得的 有机硅树脂微球的粒径一般为 0.01μm～100μm，多数在 0.5μm～10μm。 1 2 2、国内外相关研究现状（不少于、国内外相关研究现状（不少于 10001000 字，不允许整段抄袭，数据和结论引用必标注引用字，不允许整段抄袭，数据和结论引用必标注引用 符号）符号） 制备高分子微球的方法有悬浮聚合法、乳液聚合法、分散聚合法、沉淀聚 合法和种子聚合法等。 1.悬浮聚合法 悬浮聚合法制备聚合物微球时，单体通常在悬浮于水中的液滴内被引发聚合，经分离、 洗涤和干燥后，得到比较纯净聚合物微球。聚合物微球的粒径大小一般在 0.05 一 2.00mm， 粒度分布相对较宽。该方法可以合成具有特殊功能的聚合物微球。Tokuda 等用悬浮聚合的 方法制备出以聚苯乙烯为核，Fe304或 Ru02为壳的磁性高分子微球。 2.乳液聚合法 乳液聚合法的单体是在增溶胶束中引发聚合，形成稳定的乳胶粒，该种乳胶粒经分离、 脱水和干燥后，得到聚合物微粒。聚合物微粒的粒径大多在微米级。Nagai 等开发了一种特 殊的乳液聚合法，可将乳液聚合限制在硅胶颗粒表面，得到表面覆盖聚苯乙烯的复合微球， 硅胶表面聚苯乙烯的覆盖随着苯乙烯浓度的增高而增厚， 得到的复合微球与聚苯乙烯溶液混 合后制膜,颗粒能均匀分散在膜中,此种方法制得的膜延伸率和应力增大了 2 倍。 刘春朋等也 通过液聚合法制备了聚苯乙烯一丙烯酸磁性高分子微球。 3.分散聚合法 分散聚合法的特点是反应前单体、引发剂及其稳定剂都溶于混合溶剂中,单体通过聚合 生成不溶于混合溶剂的聚合物,而且形成胶态稳定的分散体系。王为等采用分散聚合法制备 了单分散性聚苯乙烯微球,并且研究了分散剂、反应温度及单体浓度对成球形貌的影响。 uyama 等以聚丙烯睛为单体,DMF/甲醇为分散剂、P 钾为稳定剂制备出多孔微球。 4.沉淀聚合法 沉淀聚合法与分散聚合法的不同点是,沉淀聚合不使用稳定剂,而靠添加一些与分散相 有亲和作用的单体来使微球稳定。 阎青等用沉淀聚合法在乙酸溶液中合成出窄分散交联聚苯 乙烯微球。 5.种子聚合法 种子聚合法是一种能制备各种功能微球的有用技术。如 Figure1.1,聚合体系由种子微 球或种子液滴、单体或单体液滴、分散相、引发剂、稳定剂等组成,有时也需要添加溶 胀助剂。 单体液滴内的单体不断溶解于分散相内继而被微球吸收,直至达到溶胀平衡,溶胀过 程结束后,便可进行聚合反应。 2 种子聚合法可以分为乳液种子聚合法和分散溶胀聚合法。 一般乳液聚合得到的聚合物微 粒直径在 0.2 微米以下,改变乳化剂种类和用量,或者改变工艺条件,虽然可使微粒直径有所 增加,但是要使粒径大于 1.0 卿则很困难。为了达到此目的,发展了乳液种子聚合法。乳液种 子聚合法主要用于制备单分散且粒径小于 2.0 微米的乳液,而常规条件下,则很难获得几微 米至几十微米的微粒。如果一开始聚合物微粒是由分散聚合而得,然后这一种子颗粒被悬浮 在新的溶有单体、 引发剂和稳定剂的介质中,并通过调节介质极性等方法,使单体和引发剂从 介质中游离出来,并进入到聚合粒子中使之溶胀,然后进行种子聚合,可得到粒径达 50.0 微 米、均匀分散的聚合物粒子,这就是分散溶胀法。分散溶胀法可以一步溶胀完成,也可以多步 溶胀完成。Konno 研究小组采用此方法,在聚合过程中利用静电吸引,使聚合过程的核在互相 聚集的过程中成长,制备出粒径 5.5 微米尺寸均一的微球。 3 3 3、实验方案实验方案 （1）通过改变单体比例，观察 SEM 下的产物形貌； （2）通过改变温度，观察 SEM 下的产物形貌； （3）通过加入 K570 的用量，观察 SEM 下的产物形貌； （4）研究影响有机硅微球成球率的因素，确定最佳的实验方案。 4 4、实验安排进度（按任务书的编写）、实验安排进度（按任务书的编写） 3 月 2 号到 3 月 13 号查阅资料，撰写开题报告，设计实验方案； 3 月 16 号到 4 月 30 号进行初步实验探索工作，记录实验数据及现象； 5 月 5 号到 5 月 15 号根据第二阶段的实验进展情况，开展系统实验研究； 5 月 17 号到 6 月 15 号整理实验数据，撰写论文，准备答辩。 4 5 5、参考文献、参考文献 1 戴珍，李燕芳，刘海云，等．分子水平上有机-无机杂化的聚有机硅倍半氧烷材料研 究进展［J］ ． 中国材料进展，2009，28 2 1－6． 2 华军利，文秀芳，郑大锋，等． 有机-无机杂化超疏水涂层的制备［J］ ． 电镀与涂 饰，2009，28 12 49－52． 3 王江波， 辛忠， 陆馨． 微米级共聚有机硅球的制备工艺 ［J］ ． 华东理工大学学报 自 然科版，2008，34 5 694－698． 4 罗仲宽，刘剑洪，田德余，等． 溶胶-凝胶法制备抗原子氧涂层及性质研究［J］ ． 无 机材料学报，2004，19 2 367－372． 5 颜薇， 李文铎， 陈晋南． SiO2-有机硅共聚物耐热涂料 ［J］ ．化工学报， 2002， 53 1 45 －49． 6 徐清钢． 有机硅树脂的制备及改性研究 ［D］ ． 山东 山东轻工业学院， 20101－80． 7 廖俊． 硅烷偶联剂及其在复合材料中的应用［J］ ．化工新型材料，2001，29 9