畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 水溶性導(dǎo)電型涂料的研制及性能研究

1、xxxx大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 開(kāi) 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(jí) xxxxxxxxxxx班 姓 名 xxx xxxx大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)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(jiǎn)述國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、生產(chǎn)需求狀況, 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)今存在的問(wèn)題,說(shuō)明選題目的、意義，列出主要參考文獻(xiàn))：1.1 研究現(xiàn)狀： 長(zhǎng)期以來(lái)，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(guó)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

2、之后，科學(xué)家才對(duì)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、電化學(xué)等手段摻雜才具有較高的導(dǎo)電性。近年來(lái)，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(jiǎn)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(qǐng)國(guó)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(kāi)展導(dǎo)電聚苯胺的研究這項(xiàng)研究，后來(lái)得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院

3、和有關(guān)部門(mén)的連續(xù)資助，一直延續(xù)至今從總體來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)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(guó)科學(xué)院自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，1991年獲得國(guó)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(kāi)展聚苯胺的結(jié)構(gòu)和性能研究，并開(kāi)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(guò)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

4、于氯仿、四氫呋哺、-甲基吡咯烷酮(nmp)等有機(jī)溶劑中可以說(shuō)，在兼顧導(dǎo)電性、溶解性方面已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展.可是，大多數(shù)有機(jī)溶劑都會(huì)造成不同程度的環(huán)境污染隨著環(huán)保呼聲越來(lái)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(shù)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，fecl3為氧化劑合成了可溶于水的pssa摻雜的pan。此后angelupoulos等以過(guò)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(qǐng)了專利。shannon等以過(guò)硫酸銨

5、和過(guò)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(guò)氧化酶作氧化劑，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(guò)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)0156 scm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panipva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(guó)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(chǎng)前景極其看好的熱門(mén)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(guó)第一

6、條可溶性導(dǎo)電聚苯胺生產(chǎn)線日前在吉林省長(zhǎng)春市建成，結(jié)束丁該產(chǎn)品完全依賴進(jìn)口的歷史。這條年產(chǎn)20萬(wàn)t的生產(chǎn)線由中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)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(zhǎng)春應(yīng)化所從解決合成過(guò)程中的熱效應(yīng)和環(huán)境污染這兩大關(guān)鍵問(wèn)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(guó)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(guó)際領(lǐng)先水平。中國(guó)船舶工業(yè)總公司、中國(guó)石油天然氣總公司和中國(guó)航天機(jī)電集團(tuán)公司等國(guó)內(nèi)大型企業(yè)均看好國(guó)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(guó)和歐洲一些國(guó)家也打算進(jìn)口

7、中國(guó)的聚苯胺產(chǎn)品。據(jù)估計(jì)，23年內(nèi)，中科院長(zhǎng)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(wàn)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(guó)內(nèi)外現(xiàn)今存在的問(wèn)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(wèn)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

8、劑使料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(lái)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(shù)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(duì)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(wú)機(jī)酸的摻雜。十二烷基苯磺酸鹽酸為混合摻雜劑，過(guò)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、溫度等聚合條件對(duì)聚苯胺電導(dǎo)率和溶

9、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)：1215 2 黃元森。殷銘新編涂料品種的開(kāi)發(fā)配方與工藝手冊(cè)北京：化學(xué)工業(yè)出版社2003154156 3 封偉，項(xiàng)昱紅，韋瑋化工新型材料，1998，26(6)：1319 4 錢(qián)逢麟，竺玉書(shū).涂料助劑品種和性能手冊(cè).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(cè).江蘇：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，20009

10、 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(guó)建材工業(yè)出版社，200011 kondo，yosukewaterdilative and conductive coa“ng composition capable of affbrding desired color tone usa， us5 746 948199812 marie a，jefhy d g，thomas h n，et a1watersoluble electrically conducting polymers，their synthesis and us

11、eusa，us5 759 637199813 john a n， richard h b， kenne山l h，et a1 hi曲solidsconductive coatings compositions suitable for electmstaticatomization application methodsusa，us 6 106 7422000 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(guò)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

12、攪拌10 rain，將005 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(guò)硫酸銨溶液1 h滴加完畢，繼續(xù)攪拌反應(yīng)一定時(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(guò)濾、洗滌、干燥，最終得到hcidbsa 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(guò)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(guò)硫酸銨溶液1 h滴加完畢加入005 mol的苯胺定量的過(guò)硫酸銨定溫15c適量鹽酸本征態(tài)聚苯胺真空干燥6 h，過(guò)濾、洗滌至濾液ph=7質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8的氨水處理hcidbsa混合摻雜的聚苯胺干燥過(guò)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(xiě)開(kāi)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(gòu)及實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作 （3）4