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1、XXXX大学毕业设计(论文) 开 题 报 告 题 目 水溶性导电型涂料的研制及性能研究 院、系(部) XXXXXXX学院 专业及班级 XXXXXXXXXXX班 姓 名 XXX XXXX大学毕业设计（论文）开题报告题 目水溶性导电型涂料的研制及性能研究选题类型研究型一、选题依据(简述国内外研究现状、生产需求状况, 国内外现今存在的问题,说明选题目的、意义，列出主要参考文献)：1.1 研究现状： 长期以来，聚合物通常作为绝缘体使用。到20世纪50年代末期，研究人员发现某些聚合物本身具有导电性。但直到1976年美国宾夕法尼亚大学的Macdiarmid等报道了不导电的聚乙炔用微量碘掺杂可变成导电聚合物
2、之后，科学家才对本征型导电聚合物发生兴趣。至今，只有氮化硫可算是纯粹的本征型导电材料。其他许多导电聚合物几乎均需用氧化还原、离子化、电化学等手段掺杂才具有较高的导电性。近年来，本征型导电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。在众多的高分子材料中，聚苯胺有原料易得、合成简便、耐高温、抗氧化性能良好及掺杂机制独特等众多优点，被认为是最有发展前景的一种导电聚合物。1984年，MaeDiarmid首先报道聚苯胺的质子酸掺杂.同年，王佛松等申请国家自然科学基金项目“聚苯胺的合成、结构、性能和应用”，正式开展导电聚苯胺的研究这项研究，后来得到国家自然科学基金、中国科学院
3、和有关部门的连续资助，一直延续至今从总体来说，长春应化所的导电聚苯胺研究大致分两个阶段，从1984年到1990年，主要研究聚苯胺的合成和基本的结构和性能，相关的研究成果，1990年获得中国科学院自然科学一等奖，1991年获得国家自然科学三等奖1991年以后，围绕聚苯胺的可加工性，深入开展聚苯胺的结构和性能研究，并开发聚苯胺在防腐、防污涂料及其它方面的实际应用1988年，Angelopoulos等发现中性聚苯胺可溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，但中性的聚苯胺是绝缘体，必须经过再掺杂后才能变成导体，而导体聚苯胺却不溶于这些有机溶剂中 1990年，王佛松等报道了他们合成的导电PANI可部分或全部溶
4、于氯仿、四氢呋哺、-甲基吡咯烷酮(NMP)等有机溶剂中可以说，在兼顾导电性、溶解性方面已经取得了很大的进展.可是，大多数有机溶剂都会造成不同程度的环境污染随着环保呼声越来越高，水性涂料成为首选，但聚苯胺本身为难溶、难熔聚合物，因此有必要改善聚苯胺的水溶性，拓宽导电聚苯胺在水性树脂领域里的使用范围。水溶性导电PANI的研究就成为导电PANI的又一研究热点1992年，Liu等首先以聚苯乙烯磺酸(PSSA)为模板，FeCl3为氧化剂合成了可溶于水的PSSA掺杂的PAn。此后Angelupoulos等以过硫酸铵为氧化剂深入地研究了水溶性聚合物酸掺杂PAn的制备，并申请了专利。Shannon等以过硫酸铵
5、和过硫酸钾为氧化剂，研究了PSSA掺杂PAn的制备和性质；Samuelson则以辣根过氧化酶作氧化剂，也合成了水溶性的PAn， 刘学习等在聚苯乙烯磺(PSSA)掺杂PANI的合成中，以苯胺为单体，过硫酸胺(APS)为氧化剂，在PSSA的水溶液中合成了完全可溶于水的导电PANI，电导率达0156 Scm任斌等使用高分子聚乙烯醇(PVA)水溶液为基体，合成了水中可溶的导电PANIPVA复合材料 1.2 生产需求状况： 可溶性导电聚苯胺广泛应用于国防、船舶工业、石油化工和电子化学等领域，是目前世界上市场前景极其看好的热门材料之一。但这种材料生产工艺复杂，容易造成污染，实现工业化生产十分困难。我国第一
6、条可溶性导电聚苯胺生产线日前在吉林省长春市建成，结束丁该产品完全依赖进口的历史。这条年产20万t的生产线由中国科学院长春应用化学研究所和吉林正基科技公司联合建成。中科院长春应化所从解决合成过程中的热效应和环境污染这两大关键问题人手，优化聚合及后处理工艺：生产出的可溶性导电聚苯胺，数均分子量、分子量分布、最大溶解度、凝胶时间、不溶物含母等主要技术指标均达到国际水平。其中，凝胶时间和溶解度两项指标达到了国际领先水平。中国船舶工业总公司、中国石油天然气总公司和中国航天机电集团公司等国内大型企业均看好国产可溶性导电聚苯胺，将把它用于海洋防腐、海洋防污、采油和输油管道防腐等。美国和欧洲一些国家也打算进口
7、中国的聚苯胺产品。据估计，23年内，中科院长春应化所的聚苯胺年产量将达到l 000 t，下游产品年产量将达到万吨左右，年产值将达到5亿lO亿元人民币，创造出可观的经济效益。 1.3 国内外现今存在的问题: (1) 由于PANI的不溶不熔特点，使得它的应用受到了极大的限制如何在保证其电导率的同时增加其可溶性，即在获得易于加工的PANI的同时，最大限度地保持其原有的高导电性就成为导电PANI的发展方向。 (2) 水溶性导电涂料的关键技术问题是：防止涂料中的水使金属填料氧化，致使导电性下降。在溶剂性涂料中使用的球状金属填料在水溶性涂料中容易沉降故填料需制成表观密度较低、不易沉降的片状，并加入特殊分散
8、剂使料即使沉降也容易再分散。 1.4 选题目的及研究意义：随着环保呼声越来越高，水性涂料成为首选，但聚苯胺本身为难溶、难熔聚合物，因此有必要改善聚苯胺的水溶性，拓宽导电聚苯胺在水性树脂领域里的使用范围。水溶性导电PANI的研究就成为导电PANI的又一研究热点有机磺酸(如十二烷基苯磺酸、对甲基苯磺酸等)同时含有极性和非极性基团，掺杂聚苯胺，不仅能够提高聚苯胺的溶解度，而且环境稳定性也优于小分子无机酸的掺杂。十二烷基苯磺酸盐酸为混合掺杂剂，过硫酸铵为氧化剂，在非极性有机溶剂一功能质子酸一水三相体系下，采用乳液聚合法制备导电聚苯胺，研究混合掺杂剂、氧化剂量、搅拌时间、温度等聚合条件对聚苯胺电导率和溶
9、解度的影响。 参考文献：1 蒋红梅，袁宏，高保娇等涂料工业，1999，29(3)：1215 2 黄元森。殷铭新编涂料品种的开发配方与工艺手册北京：化学工业出版社2003154156 3 封伟，项昱红，韦玮化工新型材料，1998，26(6)：1319 4 钱逢麟，竺玉书.涂料助剂品种和性能手册.北京：化学工业出版社，1990 5 陈士杰主编.涂料工艺.北京：化学工业出版社，1994 6 高南，华家栋，俞善庆等.特种涂料.上海：上海科学技术出版社，1984 7 战凤昌，李悦良.专用涂料.北京：化学工业出版社，1988 8 徐秉恺，张彬渊，仁宗发等.涂料使用手册.江苏：江苏科学技术出版社，20009
10、 武利民，李丹，游波.现代涂料配方设计.北京：化学工业出版社，2000 10 汪多仁.新型粘合剂与涂料化学品.北京：中国建材工业出版社，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(设计)内容、研究（设计）思路及工作方法或工作流程 2.1实验方法：称取一定量的过硫酸铵溶解于50 mL蒸馏水中。在反应器中加入200 mL水、二甲苯混合溶剂(V(H20)：y(二甲苯)=3：1)和适量的十二烷基苯磺酸，快速
12、搅拌10 rain，将005 tool的苯胺加入到正在搅拌的混合溶液中，混合均匀后溶液呈乳白色，然后加入适量的盐酸。反应温度控制在一定范围内，过硫酸铵溶液1 h滴加完毕，继续搅拌反应一定时间，静置，整个反应时间为24 h。反应完毕，将乳液破乳、过滤、洗涤、干燥，最终得到HCIDBSA 混合掺杂的聚苯胺。将掺杂态聚苯胺用质量分数为8的氨水处理6 h，过滤、洗涤至滤液pH=7，经真空干燥至恒重，得到本征态聚苯胺。 2.2 工作流程图：二甲苯混合溶剂(V(H20)：y(二甲苯)=3：1)适量的十二烷基苯磺酸反应器乳液过硫酸铵溶液1 h滴加完毕加入005 mol的苯胺定量的过硫酸铵定温15C适量盐酸本
13、征态聚苯胺真空干燥6 h，过滤、洗涤至滤液pH=7质量分数为8的氨水处理HCIDBSA混合掺杂的聚苯胺干燥过滤洗涤破乳静置搅拌一定时间50 m蒸馏水溶解快速搅拌10min乳白色混合液200mL蒸馏水三、 毕业设计(论文)工作进度安排 （1）3月10日 3月31日: 查阅相关资料及撰写开题报告 （2）4月1日 4月15日：确定设计方案，原料采购及实验前的准备工作 （3）4月16日 4月26日： 进行合成实验 （4）4月27日 5月15日： 材料的性能测试以及分析 （5）5月16日 5月17日： 总结实验，数据整理和完成论文初稿 （6）5月18日 5月31日： 修改论文，定稿及制作PPT（7）6月下旬： 毕业答辩指导教师意见 指导教师签字:_年 月 日院系部毕业设计（论文）领导小组审核意见难度份量综合训练程度是否隶属科研项目教学院长(主任)_ （公 章）年 月 日6
毕业设计开题报告 水溶性导电型涂料的研制及性能研究
