《畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 水溶性導(dǎo)電型涂料的研制及性能研究》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 水溶性導(dǎo)電型涂料的研制及性能研究(6頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、
XXXX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
開 題 報(bào) 告
題 目 水溶性導(dǎo)電型涂料的研制及性能研究
院、系(部) XXXXXXX學(xué)院
專業(yè)及班級 XXXXXXXXXXX班
姓 名 XXX
2、
XXXX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題 目
水溶性導(dǎo)電型涂料的研制及性能研究
選題類型
研究型
一、選題依據(jù)(簡述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、生產(chǎn)需求狀況, 國內(nèi)外現(xiàn)今存在的問題,說明選題目的、意義,列出主要參考文獻(xiàn)):
1.1 研究現(xiàn)狀:
長期以來,聚合物通常作為絕緣體使用。到20世紀(jì)50年代末期,研究人員發(fā)現(xiàn)某些聚合物本身具有導(dǎo)電性。但直到1976年.美國賓夕法尼亞大學(xué)的Macdiarmid等報(bào)道了不導(dǎo)電的聚乙炔用微量碘摻雜可變成導(dǎo)電聚合物之后,科學(xué)家才對本征型導(dǎo)電聚合物發(fā)生興趣。至今,只有氮化硫可算是純粹的本征型導(dǎo)電材料。其他許多導(dǎo)電聚合物幾乎均需用氧化還原、離子化
3、、電化學(xué)等手段摻雜才具有較高的導(dǎo)電性。近年來,本征型導(dǎo)電涂料的研制主要集中在:聚苯胺、聚乙炔、聚苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚喹啉等。在眾多的高分子材料中,聚苯胺有原料易得、合成簡便、耐高溫、抗氧化性能良好及摻雜機(jī)制獨(dú)特等眾多優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的一種導(dǎo)電聚合物。
1984年,MaeDiarmid首先報(bào)道聚苯胺的質(zhì)子酸摻雜.同年,王佛松等申請國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“聚苯胺的合成、結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用”,正式開展導(dǎo)電聚苯胺的研究.這項(xiàng)研究,后來得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院和有關(guān)部門的連續(xù)資助,一直延續(xù)至今.從總體來說,長春應(yīng)化所的導(dǎo)電聚苯胺研究大致分兩個(gè)階段,從1984年到1990年,主要研究
4、聚苯胺的合成和基本的結(jié)構(gòu)和性能,相關(guān)的研究成果,1990年獲得中國科學(xué)院自然科學(xué)一等獎(jiǎng),1991年獲得國家自然科學(xué)三等獎(jiǎng).1991年以后,圍繞聚苯胺的可加工性,深入開展聚苯胺的結(jié)構(gòu)和性能研究,并開發(fā)聚苯胺在防腐、防污涂料及其它方面的實(shí)際應(yīng)用.
1988年,Angelopoulos等發(fā)現(xiàn)中性聚苯胺可溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中,但中性的聚苯胺是絕緣體,必須經(jīng)過再摻雜后才能變成導(dǎo)體,而導(dǎo)體聚苯胺卻不溶于這些有機(jī)溶劑中. 1990年,王佛松等報(bào)道了他們合成的導(dǎo)電PANI可部分或全部溶于氯仿、四氫呋哺、Ⅳ-甲基吡咯烷酮(NMP)等有機(jī)溶劑中.可以說,在兼顧導(dǎo)電性、溶解性方面已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展.
5、
可是,大多數(shù)有機(jī)溶劑都會造成不同程度的環(huán)境污染.隨著環(huán)保呼聲越來越高,水性涂料成為首選,但聚苯胺本身為難溶、難熔聚合物,因此有必要改善聚苯胺的水溶性,拓寬導(dǎo)電聚苯胺在水性樹脂領(lǐng)域里的使用范圍。水溶性導(dǎo)電PANI的研究就成為導(dǎo)電PANI的又一研究熱點(diǎn).
1992年,Liu等首先以聚苯乙烯磺酸(PSSA)為模板,F(xiàn)eCl3為氧化劑合成了可溶于水的PSSA摻雜的PAn。此后Angelupoulos等以過硫酸銨為氧化劑深入地研究了水溶性聚合物酸摻雜PAn的制備,并申請了專利。Shannon等以過硫酸銨和過硫酸鉀為氧化劑,研究了PSSA摻雜PAn的制備和性質(zhì);Samuelson則以辣根過氧化酶作氧
6、化劑,也合成了水溶性的PAn, 劉學(xué)習(xí)等在聚苯乙烯磺(PSSA)摻雜PANI的合成中,以苯胺為單體,過硫酸胺(APS)為氧化劑,在PSSA的水溶液中合成了完全可溶于水的導(dǎo)電PANI,電導(dǎo)率達(dá)0.156 S/cm.任斌等使用高分子聚乙烯醇(PVA)水溶液為基體,合成了水中可溶的導(dǎo)電PANI/PVA復(fù)合材料.
1.2 生產(chǎn)需求狀況:
可溶性導(dǎo)電聚苯胺廣泛應(yīng)用于國防、船舶工業(yè)、石油化工和電子化學(xué)等領(lǐng)
域,是目前世界上市場前景極其看好的熱門材料之一。但這種材料生產(chǎn)工藝復(fù)
雜,容易造成污染,實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)十分困難。
我國第一條可溶性導(dǎo)電聚苯胺生產(chǎn)線日前在吉林省長春市建成,結(jié)束丁
7、該
產(chǎn)品完全依賴進(jìn)口的歷史。這條年產(chǎn)20萬t的生產(chǎn)線由中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所和吉林正基科技公司聯(lián)合建成。中科院長春應(yīng)化所從解決合成過程中的熱效應(yīng)和環(huán)境污染這兩大關(guān)鍵問題人手,優(yōu)化聚合及后處理工藝:生產(chǎn)出的可溶性導(dǎo)電聚苯胺,數(shù)均分子量、分子量分布、最大溶解度、凝膠時(shí)間、不溶物含母等主要技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國際水平。其中,凝膠時(shí)間和溶解度兩項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。
中國船舶工業(yè)總公司、中國石油天然氣總公司和中國航天機(jī)電集團(tuán)公司等國內(nèi)大型企業(yè)均看好國產(chǎn)可溶性導(dǎo)電聚苯胺,將把它用于海洋防腐、海洋防污、采油和輸油管道防腐等。美國和歐洲一些國家也打算進(jìn)口中國的聚苯胺產(chǎn)品。據(jù)估計(jì),2—3年內(nèi),中科院長
8、春應(yīng)化所的聚苯胺年產(chǎn)量將達(dá)到l 000 t,下游產(chǎn)品年產(chǎn)量將達(dá)到萬噸左右,年產(chǎn)值將達(dá)到5億~lO億元人民幣,創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
1.3 國內(nèi)外現(xiàn)今存在的問題:
(1) 由于PANI的不溶不熔特點(diǎn),使得它的應(yīng)用受到了極大的限制.如何在保證其電導(dǎo)率的同時(shí)增加其可溶性,即在獲得易于加工的PANI的同時(shí),最大限度地保持其原有的高導(dǎo)電性就成為導(dǎo)電PANI的發(fā)展方向。
(2) 水溶性導(dǎo)電涂料的關(guān)鍵技術(shù)問題是:防止涂料中的水使金屬填料氧化,致使導(dǎo)電性下降。在溶劑性涂料中使用的球狀金屬填料在水溶性涂料中容易沉降.故填料需制成表觀密度較低、不易沉降的片狀,并加入特殊分散劑使料
9、即使沉降也容易再分散。
1.4 選題目的及研究意義:
隨著環(huán)保呼聲越來越高,水性涂料成為首選,但聚苯胺本身為難溶、難熔聚合物,因此有必要改善聚苯胺的水溶性,拓寬導(dǎo)電聚苯胺在水性樹脂領(lǐng)域里的使用范圍。水溶性導(dǎo)電PANI的研究就成為導(dǎo)電PANI的又一研究熱點(diǎn).
有機(jī)磺酸(如十二烷基苯磺酸、對甲基苯磺酸等)同時(shí)含有極性和非極性基團(tuán),摻雜聚苯胺,不僅能夠提高聚苯胺的溶解度,而且環(huán)境穩(wěn)定性也優(yōu)于小分子無機(jī)酸的摻雜。
十二烷基苯磺酸/鹽酸為混合摻雜劑,過硫酸銨為氧化劑,在非極性有機(jī)溶劑一功能質(zhì)子酸一水三相體系下,采用乳液聚合法制備導(dǎo)電聚苯胺,研究混合摻雜劑、氧化劑量、攪拌時(shí)間、溫度等聚合
10、條件對聚苯胺電導(dǎo)率和溶解度的影響。
參考文獻(xiàn):
[1] 蔣紅梅,袁宏,高保嬌等.涂料工業(yè),1999,29(3):12~15
[2] 黃元森。殷銘.新編涂料品種的開發(fā)配方與工藝手冊.北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2003.154~156
[3] 封偉,項(xiàng)昱紅,韋瑋.化工新型材料,1998,26(6):13~19
[4] 錢逢麟,竺玉書.涂料助劑———品種和性能手冊.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1990
[5] 陳士杰主編.涂料工藝.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1994
[6] 高南,華家棟,俞善慶等.特種涂料.上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社,1984
[7] 戰(zhàn)鳳昌,李悅良.專用涂料.北
11、京:化學(xué)工業(yè)出版社,1988
[8] 徐秉愷,張彬淵,仁宗發(fā)等.涂料使用手冊.江蘇:江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,2000
[9] 武利民,李丹,游波.現(xiàn)代涂料配方設(shè)計(jì).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000
[10] 汪多仁.新型粘合劑與涂料化學(xué)品.北京:中國建材工業(yè)出版社,2000
[11] Kondo,Yosuke.Water—dilative and conductive coa“ng com—position capable of affbrding desired color tone. USA, US5 746 948.1998
[12] Marie A,Jefh℃y D G,Tho
12、mas H N,et a1.Water—soluble elec—trically conducting polymers,their synthesis and use.USA,US5 759 637.1998
[13] John A N, Richard H B, Kenne山L H,et a1. Hi曲solidsconductive coatings compositions suitable for electmstaticatomization application methods.USA,US 6 106 742.2000
13、
二、 主要研究(設(shè)計(jì))內(nèi)容、研究(設(shè)計(jì))思路及工作方法或工作流程
2.1實(shí)驗(yàn)方法:稱取一定量的過硫酸銨溶解于50 mL蒸餾水中。在反應(yīng)器中加入200 mL水、二甲苯混合溶劑(V(H20):y(二甲苯)=3:1)和適量的十二烷基苯磺酸,快速攪拌10 rain,將0.05 tool的苯胺加入到正在攪拌的混合溶液中,混合均勻后溶液呈乳白色,然后加入適量的鹽酸。反應(yīng)溫度控制在一定范圍內(nèi),過硫酸銨溶液1 h滴加完畢,繼續(xù)攪拌反應(yīng)一定
14、時(shí)間,靜置,整個(gè)反應(yīng)時(shí)間為24 h。反應(yīng)完畢,將乳液破乳、過濾、洗滌、干燥,最終得到HCI/DBSA 混合摻雜的聚苯胺。將摻雜態(tài)聚苯胺用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的氨水處理6 h,過濾、洗滌至濾液pH=7,經(jīng)真空干燥至恒重,得到本征態(tài)聚苯胺。
2.2 工作流程圖:
二甲苯混合溶劑
(V(H20):y(二甲苯)=3:1)
適量的十二烷基苯磺酸
反應(yīng)器
乳液
過硫酸銨溶液1 h滴加完畢
加入0.05 mol的苯胺
定量的過硫酸銨
定溫15C
適量鹽酸
本征態(tài)聚苯胺
真空干燥
6 h,,過濾、洗滌至濾液pH=7
質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的氨水處理
HCI/DBSA混合摻雜
15、的聚苯胺
干燥
過濾
洗滌
破乳
靜置
攪拌一定時(shí)間
50 m蒸餾水
溶解
快速攪拌10min
乳白色混合液
200mL蒸餾水
三、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作進(jìn)度安排
(1)3月10日—— 3月31日: 查閱相關(guān)資料及撰寫開題報(bào)告
(2)4月1日—— 4月15日:確定設(shè)計(jì)方案,原料采購及實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作
(3)4月16日—— 4月26日: 進(jìn)行合成實(shí)驗(yàn)
(4)4月27日—— 5月15日: 材料的性能測試以及分析
(5)5月16日—— 5月17日: 總結(jié)實(shí)驗(yàn),數(shù)據(jù)整理和完成論文初稿
(6)5月18日—— 5月31日: 修改論文,定稿及制作PPT
(7)6月下旬: 畢業(yè)答辯
指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師簽字:____________
年 月 日
院系
部畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)領(lǐng)導(dǎo)小組審核意見
難度
份量
綜合訓(xùn)練程度
是否隸屬科研項(xiàng)目
教學(xué)院長(主任)____________
(公 章)
年 月 日
6