可降解高性能功能化聚乳酸低维度碳纳米复合材料的研究

四川大学 大学生创新性实验计划 项目申报书 项目名称： 蜜胺树脂的合成与研究 项目负责人： 吕飞 所在学院： 高分子科学与工程学院 专业年级： 高分子材料加工工程 学号/身份证号：0943002003 联系电话：电子信箱： 734995479 指导教师： 谢邦互 项目起止年月： 2011-4-5 2012-4-5 项目参与学生人数： 4 四川大学教务处制 二一一年三月 填写说明 1、凡申报四川大学“大学生科学探索实验计划、大学生创新性实验计划、 大学生科研训练计划”必须填写本申报书。 2、封面“大学生 _计划” 处只能填写“科学探索实验”、“创新 性实验”、”科研训练”其中之一。 3、向学校报送本申报书时，一式 2 份，并报送申报书电子文档。 4、本书应该填写完整、内容详实、表达准确，数字一律填写阿拉伯数 字。 5、项目开展支撑平台指支撑本项目开展的校、院级教学实验中心、科 研实验室等，表中填写有关实验室名称，可以多个。 6、打印格式与装订 （1）纸张为 A4 大小，双面打印； （2）文中小标题为四号、仿宋、加黑； （3）栏内正文为小四号、仿宋； （4）左侧距边界 1 厘米钉 2 处。 项目名称 蜜胺树脂的合成与研究 申请经费 20000 起止时间 2011-4-5-2012-4-5 项目所属 一级学科 创新实验 项目开展 支撑平台 四川大学 项目负责人基本信息 姓名 学号 专业年级 所在学院 吕飞 0943002003 09 级高分子加工 高分子科学与工程学院 性别 联系电话 E-mail 身份证号 男 男 734995479项目组成员基本信息 序号 1 2 3 4 姓名/性别 钟义华 赵黎 吕飞 李航 学号 0943002139 0943002147 09430021 0943002011 专业年级 高分子加工三班 高分子加工三 班 高分子加工三 班 高分子加工三班 所在学院 高分子科学与工 程学院 高分子科学与 工程学院 高分子科学与 工程学院 高分子科学与工程学 院 联系电话1519661245415828474156 E-mail 745721060 1019351339 734995479 402204346 身份证号429004199009132564500230199010216074 签名 钟义华 赵黎 吕飞 李航 指导教师基本信息 姓名 所在学院或单位 研究方向 职称 /职务 谢邦互 高分子科学与工 程学院 聚合物共混，热降解 教授 性别/年龄 联系电话 E-mail 签名 男 谢邦互 项目内容概述(限 200 字以内) 当前，我国农村防控火灾能力十分薄弱，农村大棚的消防安全基础条件非常差， 人民群众的消防安全防范自救意识不高，非常容易出现小火因扑救不及时酿成大灾，所 以我想研究以下可以有效防火的塑料。而现阶段主要有两种解决方案，一是在塑料里添 加阻燃剂，二是在塑料表面涂防火涂料。但两种方案均存在缺陷，阻燃剂挥发老化对农 作物影响很大，而涂料与塑料表面有效结合也存在问题。 德国弗劳恩霍夫学会应用聚合物研究所的科学家们将防火剂包裹在以密胺树脂制 成的小球中，然后将这些小球在塑料生产的过程中添加进去，制成的新型防火塑料可以 有效克服传统防火塑料的上述缺点据介绍，这些小球的直径大约为三至三十微米（一微 米为百万分之一米） ，内部约为五十个大气压，状态稳定，而且可以在现有的塑料生产 工艺中直接添加进去，不用改造生产设备。受此启发所以我想找到一种更有效地包埋颗 粒，并研究它在不同温度下释放阻燃剂的速率以及添加这种颗粒最佳配比，并且希望它 可以跟容易回收和对环境友好。 项目创新特色概述（50 字以内） 采用改性密胺树脂合成可以有效包埋阻燃剂的小颗粒，并研究其对温度的敏感性，最佳 填充配比，以及防火性能。 项目组成员分工 姓名 主要研究工作 赵黎 1 负责项目选题，查阅资料 2 负责部分实验研究，实验操作与数据处理 3 负责协助实验研究与方案设计 4 负责试剂与仪器购买 5 负责协助项目论文撰写 钟义华 1 负责社会调查与汇总材料 2 负责项目实验仪器申请与管理 3 负责研究经费管理负责项目 4 负责项目研究对外联络与成果推广 5 负责协助下古墓中期 ppt 制作与成果展示 李航 1 负责实验操作与实验数据记录 2 负责资料查阅，协助项目报告撰写 3 负责协助项目查阅文献材料 吕飞 1 负责项目的选题，咨询指导老师完成项目申请报告 2 负责项目方案设计与提出新的想法 3 负责团队任务分配，明确各组员责任 4 负责项目实验研究，实验数据记录与数据分析 5 负责项目结题，在导师指导下完成项目进展报告，论文撰写 6 负责项目成果展示，完成中期 ppt 制作与相关研究材料撰写 7 负责参与项目相关各项工作 一、项目简介（研究内容、目的意义、具体目标、国内外研究现状分析及 评价等） 一 研究内容 找到合成密胺树脂微粒合成路线，研究微粒温敏性，研究微粒与阻燃剂的亲和性。 找到最佳的微粒添加配比，并研究塑料薄膜的阻燃性。 二 目的与意义 通过研究包裹阻燃剂的密胺树脂微粒在不同温度下释放阻燃剂的速率，以及研究 添加这种微粒塑料薄膜的氧指数，实现农村塑料大棚防火性能，具有巨大的社会价值和 研究价值。 三 研究背景 oxygen index 氧指数（OI）是指在规定的条件下，材料在氧氮混合气流中进行有焰 燃烧所需的最低氧浓度。以氧所占的体积百分数的数值来表示。 氧指数高表示材料不 易燃烧，氧指数低表示材料容易燃烧，一般认为氧指数22属于易燃材料，氧指数在 22-27之间属可燃材料，氧指数27属难燃材料。 塑料产品都是易燃产品，并且有些材料在燃烧过程中产生融滴，很难扑救。塑料 泡沫点燃时，高分子链中产生融滴，很难扑救。当塑料泡沫点燃时，高分子链中的一些 弱链断裂降解分解出可燃气体、二氧化碳、水及烟雾等，随着混合气体浓度增高，温度 超过其燃烧极限时就会燃烧释放出大量的热量，大多数塑料热分解产物为复杂的气、液、 固三相混合物，有机物的阻燃就是要控制热分解的产生和发展。 国内外阻燃技术的研究主要集中开发无卤化和低发烟化新技术，许多国家的研究 者和生产厂商都致力于这方面的开发研究工作，并取得了突出性成果，已有大量的无卤 阻燃产品应用于生产的各个领域。 目前。国内在使用的阻燃剂中，大多数是含有磷、卤、氮素的化合物，传统膨胀阻 燃体系中常使用磷酸盐(脱水成炭催化剂)、三聚氰胺(发泡剂)、季戊四醇(成炭剂)组成 膨胀阻燃体系，对涂料、聚合物进行阻燃处理。但是，该膨胀阻燃体系有几点不足之处： (1)常用量多而影响材料性能；(2)热稳定性较差，(3)水溶性好，耐老化性差；(4)有时 会对基材产生腐蚀作用 从我们了解的情况看研究阻燃剂作核，加入到高分子才合成的颗粒，作为改良塑料 防火性能的研究在国类很少见诸报道，因此和有研究的必要。我们希望可以通过研究找 到一种高分子材料合成的颗粒状物质，在其中加入阻燃剂，这样就可以解决传统阻燃剂 与基 体塑料相溶以及阻燃剂我们挥发问题。我们希望通过研而在究找到合成这样一种高分子 颗粒，它具有在常态下不挥发，而当外界温度超过一个临界值，颗粒就会打开孔释放阻 燃剂，起到阻燃的作用。 二、研究技术路线及可行性 一 密胺树脂微粒制备 需找合适的溶剂，按照一定原料配比加入三聚氰胺与甲醛70-75，在ph9-10条件下生 成的预聚物加入上述溶剂中，然后一定转速机械搅拌下、在选择适宜的温度反应一定时 间冷却后用2的碳酸钠水溶液中和稀释，胶囊沉淀物经倾析、过滤、洗涤、真空干 燥（重点研究找到合适的溶剂） 二 微球表面特性表征 运用电镜扫描技术研究微粒表面情况，得到微粒红外光谱图研究微粒组成与结构 研究 其温敏性 三 微粒性质研究与和阻燃剂包埋实现途径 探索微粒加热条件下开孔情况以及与阻燃剂亲和性能 探究微粒最佳吸收比时阻燃剂的浓度以及最易吸收何种阻燃剂 四 研究微粒在加热条在下释放阻燃剂速率 研究微球随温度变化是的开孔率以及释放阻燃剂速率 对上述研究进行分析开孔率与阻燃效果关系 五 探究最佳添加配比 通过测定添加这种微粒的塑料氧指数周到最佳添加配比以及防火性能 三、对项目的参与兴趣和已有的知识积累或实践基础 组中四个成员对创新试验计划非常感兴趣，指导老师谢教授为培养我们独立研究的 能力，前期工作完全让我们自己选题，资料。 作为高分子学院材料加工专业学生我们完成近代化学，基础物理，分析化学，微积 分等相关基础理论知识学习，认真完成了工科化学实验，分析化学实验等试验，具有一 定的操作能力。我们还在积极自学高分子化学，高分子物理等专业基础课。平时也在积 极查阅材料科学最新研究动向。 四、研究计划和进度（可就文献查询、社会调查、方案设计、实验研究、 数据处理、研制开发、撰写论文或研究报告、结题和答辩、成果推广、论 文发表、专利申请等工作逐项进行安排） 1， 文献查询：2011.03.28-2011.04.10 主要通过查阅图书馆书籍有关防火材料研究进展，农村塑料大棚防火性能和存在的 隐患，充分利用网上数据库查阅有关密胺树脂微粒制备研究以及关于改性密胺树脂 研究与应用，以此来获取相关研究背景。 2，社会调查:2011.05.01-2011.05.29 主要通过走访校园周围农村塑料大棚生产应用情况，了解塑料大棚防火性能以及存 在的隐患。研究改进方法，完成相关的研究报告。 3，方案设计:2011.06.01-2011.06.30 在指导老师指导下，结合相关医学知识和查阅相关材料通过原位聚合方法合成密胺 树脂微粒实验方案（选择何种溶剂，采用何种改性密胺树脂作为原料，采用何种最 优实验条件，采取正交实验方法研究最佳原料配比，研究微粒表面特性与温敏性） 明确组员分工和责任。 4, 实验研究:2011.07.15-2012.03.20 在导师的指导下，按预期的实验方案进行合成，认真的记录实验数据，并做好方案 可行性评估，完成数据整理和分析。虚心地向导师和研究生求助，认证做好实验。 5，撰写论文或实验报告：2012.03.28-2012.05.28 在导师指导下，综合运用所学理论知识，结合实验情况和阶段实验数据撰写 1-2 片 研究报告或论文。 6， 结题和答辩：2012.06.02-2012.06.27 在导师指导下，结合实验情况和实验成果准备答辩文字与 ppt，完成创新实验结题 报告，参加结题汇报答辩。 7， 成果推广：2012.06.30-2012.08.20 根据研究效果考虑向全校推广或向生产塑料大棚企业推广 五、项目研究支撑条件 1， 优秀的指导老师 谢邦互 四川大学高分子科学与工程学院教授，硕士生导师,一直从事高分子材料成 型加工、聚合物共混和复合材料、高分子材料的结构与断裂破坏行为等研究工作， 参加了国家自然科学基金面上项目、973项目二级子课题、教育部基金项目、省科 技厅项目以及其它项目10余项。其中，任负责人承担国家自然科学基金项目1项、 四川省科技厅应用基础项目1项、农业部重点实验室基金项目1项。具有非常强的研 究能力可以很好的指导我们完成预期的研究目标。 2， 优秀的团队 组中成员均为高分子材料加工三班同学，可以很方便就研究各方面问题进行探讨， 而且彼此关系很好，这就决定了大家可以互相帮助，扶持坚持完成既定的研究目标。组 员组成很合理，两男两女。其中钟义华同学曾作为院志愿队队员，交际能力很强，富有 责任心。赵黎同学学习成绩优异为专业前六，英语很强，学习能力很强。李航同学动手 能力很强，可以很好胜任实验操作。负责人吕飞同学英语能力很好，对研究事业很向往， 能吃苦耐劳。 3，实验条件 高分子科学与工程学院拥有国家重点实验室，实验条件完全具备。 六、 预期提供的成果及形式 1,查阅及向老师咨询有关合成密胺树脂微球制备方法（综述报告） 2，调查塑料大棚防火性能以及存在的隐患，以及具有防火性能塑料薄膜的市场前景 (调研报告) 3,通过大量查阅资料，以及自学和咨询指导老师拿出可行的合成密胺树脂微球的方案 (研究方案报告) 4，经大量实验基础上合成密胺树脂微粒，微粒表面性能表征(电镜扫描，红外光谱) （中期 ppt 展示 论文） 5，中后期阶段研究微球度温度的敏感性以及塑料添加可行性研究(研究报告) 6，视研究进展研究最佳添加配比和以何种阻燃剂作核(论文) 七、项