膜表面ATRP接枝双亲性嵌段共聚物的研究--开题报告

北京化工大学毕业论文（设计）开题报告论文题目：膜表面ATRP接枝双亲性嵌段共聚物的研究学院材料科学与工程学院专业高分子材料科学与工程班级高材0503学生姓名林琳学号200521083导师姓名潘凯导师职称讲师北京化工大学毕业设计开题报告2一．课题来源、项目名称............................................................................................3二．文献综述部分........................................................................................................32.1原子转移自由基聚合概述.............................................................................32.1.1ATRP的历史.....................................................................32.1.2ATRP的聚合机理..............................................................32.1.3ATRP特点........................................................................42.1.4ATRP的应用范围..............................................................42.1.5ATRP反应条件.................................................................52.2再生纤维素膜.................................................................................................52.3膜的应用.........................................................................................................52.4国外生产概况及趋势...................................................................................62.5相关研究.......................................................................................................72.6影响因素..........................................................................................................82.7参考文献.........................................................................................................8三．研究计划部分........................................................................................................93.1论文选题目的.................................................................................................93.2研究方案.........................................................................................................93.3表征方法........................................................................................................103.4课题难点分析...............................................................................................103.5预期的研究成果和创新点............................................................................10北京化工大学毕业设计开题报告3一．课题来源、项目名称项目名称：膜表面ATRP接双亲性嵌段聚合物的研究二．文献综述部分本课题相关领域的历史、现状和前沿发展情况2.1原子转移自由基聚合概述2.1.1ATRP的历史1995年王锦山博士研究时首次发现了原子转移自由基聚合(AtomTransferRadicalPolymerization,简称ATRP),实现了活性自由基聚合,引起了世界各国高分子学家的极大兴趣.2.1.2ATRP的聚合机理引发剂R-X与Mnt发生应变为自由基R·,自由基R·与单体M反应生成单体自由基R-M·,即具有活性的R-Mn·与R-M·,既可继续引发单体进行自由基聚合,也可从休眠种R-Mn-X/R-M-X上夺取卤原子,使自由基消失,反应停止，从而建立一个可逆平衡.由此可见,ATRP的基本原理可以实现对反应的引发，增长和终止的控制。北京化工大学毕业设计开题报告42.1.3ATRP特点ATRP的优点(1)适于ATRP的单体种类较多:大多数单体如甲基丙烯酸酯,丙烯酸酯,苯乙烯和电荷转移络合物等均可顺利的进行ATRP,并已成功制得了活性均聚物,嵌段和接枝共聚物.(2)可以合成梯度共聚物:例如Greszta[1-9]等曾用活性差别较大的苯乙烯和丙烯腈,以混合一步法进行ATRP,在聚合初期活性较大的单体进入聚合物,随着反应的进行,活性较大的单体浓度下降,而活性较低的单体更多地进入聚合物链,这样就形成了共聚单体随时间的延长而呈梯度变化的梯度共聚物ATRP的缺点(1)ATRP的最大缺点是过渡金属络合物的用量大,且在聚合过程中不消耗,残留在聚合物中容易导致聚合物老化;(2)活性自由基的浓度很低(为了避免偶合终止),因而聚合速度太慢2.1.4ATRP的应用范围atrp是实现嵌段共聚的一种有效途径，由于在反应结束之后，端基仍具有引发活性，可在第一种单体反应完后用同样的方法引发。如果引发剂是双官能度的，则可用上面两种方法合成三嵌段共聚物。在双亲性嵌段聚合物的研究中，原子转移自由基聚合方法给双嵌段聚合物以很有利的手段。嵌段聚合物是一类很有应用价值的材料，它可以兼有两种单体的优良性质。原子转移自由基聚合作为一种可控聚合，既可以像自由基聚合那样进行本体、悬浮、溶液和乳液聚合，又可以像可控聚合那样合成各种指定结构的聚合物。而且单体适用范围广泛，几乎包括了所有适用于其他活性聚合体系的单体。原子转移自由基聚合工艺简单，合成具有指定结构的聚合物，随着研究，原子转移自由基聚合在技术具有十分广阔的应用前景。北京化工大学毕业设计开题报告52.1.5ATRP反应条件Atrp可以用在丙烯酸酯类，如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯；带有功能基团的丙烯酸酯类，如甲基丙烯酸一2一羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯；特种丙烯酸酯类，如甲基丙烯酸一2，2，2一三氟乙酯、甲基丙烯酸一2一全氟壬烯氧基乙酯；对苯乙烯磺酸钠、丙烯腈、4一乙烯基吡啶、二烯烃、对羧基保护过的丙烯酸等。在室温下的聚合反应仍具有“活性”特征。反应介质可以是水相，也可一在有机溶剂内进行。引发剂有c—x键强度的a一卤代苯基化合物、a一卤代羧基化合物、a一卤代腈基化合物、多卤化物。2.2再生纤维素膜纤维素属于天然高分子，主要来源于棉纤维，木材和禾本科植物纤维。再生纤维素是将天然的纤维素通过化学方法溶解在沉淀析出的纤维素，同天然的纤维素相比，它具有聚合度较低，分子缠结少和洁净度较低等特点。由于再生纤维素同天然纤维素一样具有较多的羟基，所以表现出高度的亲水性能。再生纤维素对蛋白质的吸附力较低，所以表现出较强的耐污染性。用再生纤维素制造的膜在大多数的有机溶剂中不溶，具有很好的耐溶剂性，且对于1mol／L盐酸和1mol／LNaOH溶液有很好的耐酸碱性。再生纤维素膜的制备主要是纤维素溶解于溶剂中形成高分子溶液，由相转化法制膜。这样，膜的机械强度较好，在操作中不易破裂。再生纤维素在干态或有机溶剂中还具有高的玻璃化转变温度，为240～260℃，不过温度超过240℃时纤维素开始热分解。而一般用ATRP方法聚合时所需要的反应温度较低，大多数在150℃以下，故对于大多数的单体均可以用ATRP法对再生纤维素膜进行改性。2.3膜的应用膜是具有选择性分离功能的材料。利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于，膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，根据材北京化工大学毕业设计开题报告6料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要还只有微滤级别的膜，主要是陶瓷膜和金属膜。有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。2.4国外生产概况及趋势随着社会的快速进步与发展，工业生产对各种性能优良和特种材料的需求也日益增加，高分子膜材料已经成为人类生活和现代化建设所不可缺少的生产资料之一。在原有的高分子膜表面接枝上对坏境因素有响应的聚合物，可以对原高分子膜进行改性，使它很好地结合了原多孔材料好的力学性能和接枝聚合物材料的物理化学响应性。因而可以随环境温度，酸碱度改变自身的密度、渗透率等性能。近年来，随着多孔膜技术的不断发展，其应用范围不断扩大，应用水平也不断提高。实践证明，几乎所有的膜材料都可以对其进行改性，虽然它的制备方法多种多样，但各种方法之间有着许多共同的想法。目前，多孔膜已用于水源净化、空气净化、污染处理等方面，可广泛用作过滤、分离和布气材料。目前世界上合成的高分子年产量在1亿吨，在材料的自身应用时由于废弃物不易分解而造成了很严重的污染。再生纤维素膜就是在这样的形势下迅速发展起来的一种新型材料，它的原材料容易获得，废膜可以由微生物降解，不污染环境，用途遍及生物，医学，化工，农业，包装等领域，是人工合成聚合物膜的代替品。由于其用途广泛，前景良好，正在为化工领域所关注。随着我国膜科学技术的发展，相应的学术、技术团体也相继成立。她们的成立为规范膜行业的标准、促进膜行业的发展起着举足轻重的作用。半个世纪以来，膜分离完成了从实验室到大规模工业应用的转变，成为一项高效节能的新型分离技术。1925年以来，差不多每十年就有一项新的膜过程在工业上得到应用。由于膜分离技术本身具有的优越性能，故膜过程现在已经得到世界各国的普遍重视。在能源紧张、资源短缺、生态环境恶化的今天，产业界和科技界把膜过程视为二十一世纪工业技术改造中的一项极为重要的新技术。曾有专家指出：谁掌握了膜技术谁就掌握了化学工业的明天。80年代以来我国膜技术跨入应用阶段，同时也是新膜过程的开发阶段。在这一时期，膜技术在食品加工、海水淡化、纯水、超纯水制备、医药、北京化工大学毕业设计开题报告7生物、环保等领域得到了较大规模的开发和应用。并且，在这一时期，国家重点科技攻关项目和自然科学基金中也都有了膜的课题