沈理毕业设计开题报告

1、 开题报告题目名称液相体系中有机硅微球的制备过程研究题目来源A题目类型2导师姓名张武学生姓名王秋君班级学号专 业粉体材料科学与工程1、 研究目的及内容（不少于500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

2、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)(4-X)+H2ORXSi(OH)(4-X) RXSiO(4-X)/2上式中:R为甲基、苯基或取代烷基，R1一般为小分子烷基(一般CtC6)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

3、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0.01m100m，多数在0.5m10m。2、 国内外相关研究现状（不少于1000字，不允许整段抄袭，数据和结论引用必标注引用符号）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0.0

4、5一2.00mm，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

5、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

6、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。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

7、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、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

8、）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、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。5、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) :162 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) :49523

9、 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) :6946984 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) :3673725 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) :45496 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，2010:1807 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) :2628姜承永 有机硅助剂在复合材料和填充塑料中的应用J 塑料工业，2008，36

10、( 4) :71738 苏瑞彩，李文芳，彭继华，等 硅烷偶联剂KH550对纳米SiO2 的表面改性及其分散稳定性J 化工进展，2009，28( 9) :159615999 李伟，贾梦秋，吴超波，等 含亚苯基甲基苯基硅树脂的合成及表征J 化工新型材料，2010，38( 1) :495410 郭志光，周峰，刘维民 溶胶凝胶法制备仿生超疏水性薄膜J 化学学报，2006，64( 8) :76176611 高雪峰，江雷 天然超疏水生物表面研究的新进展J 物理，2006，35( 7) :55956412 钱斯文，吴文健，王建方，等 仿生超疏水表面研究进展J 材料工程，2006，1:48248813 王芳，

11、陈敬中，刘剑洪 TEOS溶胶凝胶法制备二氧化硅/有机硅复合体系D 武汉: 中国地质大学，2006:19814赵维，齐暑华，郭锦歌 耐高温硅树脂的合成J有机硅材料，2008，22( 5) :2732715 孙举涛，黄玉东，曹海琳，等 耐高温有机硅树脂的合成及其耐热和固化性能研究J 航空材料学报，2005，25( 1) :252916 BaneyRH Thermal andOxidationBehaviorof SiliconesM Wayne State Unit: Polymer Conf Series，1986:2017 MiwaM，NakajimA，FujishimaA，et al Effects oftheSurface Roughness onSliding Angles of WaterDropletsonSuper-hydrophobic SurfacesJ Lan