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：RXSi(OR1 1)(4-X)+H2ORXSi(OH)(4-X)RXSiO(4-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， 2010:1－80． 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)