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催化剂
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钻研
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镍催化剂催化丙交酯开环聚合研究,催化剂,催化,丙交酯,开环,聚合,研究,钻研
- 内容简介：
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开题报告题目：镍催化剂催化丙交酯开环聚合研究开 题 报 告 填 写 要 求1开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成。2开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴） ，完成后应及时交给指导教师审阅。3开题报告字数应在 1500 字以上，参考文献应不少于 15 篇（不包括辞典、手册，其中外文文献至少 3 篇） ，文中引用参考文献处应标出文献序号， “参考文献” 应按附件中参考文献“ 注释格式”的要求书写。4 年、月、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例：“2008 年 11 月 26 日” 。- 0 -1、毕业设计（论文）综述1.1 题目背景及研究意义聚丙交酯( PLA) 也称作聚乳酸，具有很好的生物相容性、生物降解性和力学性能。在众多的可降解聚合物中，聚乳酸已成为21世纪最具发展前景的绿色环保材料 1。同时其水解产物无毒，可由动物正常的新陈代谢排出体外，是一种具有广泛应用前景的生物医学高分子材料。可用来作手术缝合线 2、烧伤覆盖物 3、上颌骨或矫形外科中使用的可吸收的修补物 4-5等。聚乳酸（PLA）是目前医用可降解材料领域中最重要的材料之一。合成高分子量PLA 材料的引发剂也得到了广泛研究。到目前为止，人们发现许多铝、铅、锡、镉、铋、锆等的有机化合物都对交酯开环聚合具有引发活性，其中又以锡盐类引发剂特别是辛酸亚锡 Sn( Oct) 2 的引发活性最高，应用最广。但这些重金属化合物都具有不同程度的细胞毒性，它们在引发过程中重金属原子又都以共价键的形式与聚合物的链段相键合，难以在纯化的过程中完全除去，会随着材料在体内的降解而逐渐析出，对人体产生不利的影响。铁元素能参与人体的自然新陈代谢，对人体无害，大部分商业上可得的铁化合物被认为是低毒的 6-7，以铁化合物催化合成聚乳酸类材料已经引起了人们的注意。目前发现对交酯的开环聚合有催化活性的铁化合物有氧化铁、氯化铁、铁的羧酸盐、乙醇铁、乙酰丙酮铁以及二茂铁和卟啉铁等 8-11 ，但它们大都存在反应温度高、催化活性低、产物分子量低，易发生消旋化等缺点。乙酰丙酮铁 Fe( acac) 3 8 是其中较为有效的催化剂，但关于它的催化机理以及在含羟基化合物存在下的催化聚合行为的研究，还有待深入研究。锌元素是人体友好物质，能正常参与新陈代谢,对人体无毒无害；因此，研究锌化合物催化剂合成聚乳酸类材料，在应用和学术上都是很有意义的。纳米氧化锌作为一种新型无机化工材料，由于其粒子的尺寸小、比表面积大，因而它具有明显的表面与界面效应、量子尺寸效应、体积效应和宏观量子隧道效应以及高透明度、高分散性等特点，使其在化学催化、生物和电学等方面表现出许多独特优异的物理和化学性能 12。1.2国内外研究现状国外对聚乳酸及其改性聚合物的研究和材料应用方面已经比较成熟，我国尚属起步阶段。聚乳酸材料虽然有无毒无害、环保等优点，但在我国并没有大量应用，主要是由于聚乳酸的生产成本居高不下，相对同类材料在价格上没有优势。因此，研究的主要方向是要降低聚乳酸的生产成本，以使这种环保材料能真正应用于我们的生活及医疗事业上 13。虽然丙交酯的开环聚合法可以得到高分子质量聚乳酸，但该法工艺较复杂，成本较高，所以，开发成本较低的乳酸直接合成法，有利于聚乳酸真正的实现应用于人们的生产生活中。同时，聚乳酸的合成工艺过程将直接影响- 1 -聚乳酸的性能，因此，今后的研究方向主要是优化聚乳酸的合成工艺条件，寻找新的、可以回收利用的、毒性低的、高催化活性的催化剂。此外，单纯的聚乳酸机械性能较差、易破碎，制约了其应用的范围，所以通过共聚、共混、复合的方法改善聚乳酸的机械性能、热性能等也是聚乳酸研究的一个主要方向。 我国大部分有关聚乳酸的研究主要集中在合成高分子质量的聚乳酸上，并且合成的分子质量分布较宽。高分子质量聚乳酸可用来做高机械强度的制品，如作为骨内固定材料；而药物传输系统载体药物缓释剂，则需要低分子质量聚乳酸，所以在聚乳酸的可控聚合研究上需加强研究力度，通过对催化剂、引发剂、聚合时间和温度、溶剂等的选择，制备分子质量范围较窄并且分子质量可控的聚乳酸，以扩大并优化聚乳酸材料的应用。2、 课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法和措施2.1 课题研究的主要内容：（1）乳酸脱水合成丙交酯；（2）镍配合物催化丙交酯开环聚合合成聚乳酸；（3）聚乳酸的结构表征。2.2 研究方法：（1）丙交酯的制备：丙交酯的合成按照下面的反应进行，研究不同催化剂作用下常压脱水时间和减压脱水时间与生成丙交酯的产率的关系。 CH3HCOHCOH催 化 剂-H2OHOHCCOHn催 化 剂 OOH3CCH3OO乳 酸 乳 酸 低 聚 物 丙 交 酯CH3O首先，在 140下乳酸分子间脱水后在 160下使乳酸在催化剂作用下缩聚为乳酸低聚物；然后，乳酸低聚物高温裂解，并在高真空下减压蒸馏，生成环状丙交酯。（2）聚乳酸的合成：以合成的丙交酯为单体，以镍配合物为催化剂催化丙交酯的开环聚合，聚合反应式如下。研究催化剂的用量、反应温度及时间等对聚合物产率的影响。- 2 -2HOHCH3COOH催 化 剂脱 水 二 聚 OOH3C CH3OOOOH3C CH3OOn 催 化 剂开 环 聚 合 HOCHC3OOHn提纯后的丙交酯经过红外分析和熔点的测定后确定合成产物的准确性，然后在镍配合物的催化下开环聚合成聚乳酸。(3)聚合物的结构表征：采用 IR、NMR 等研究合成聚乳酸的结构，对其热性能通过DSC 进行表征。3、 课题研究的重点和难点,前期已开展的工作重点及难点：聚乳酸合成过程反应条件对产率的影响。需要进行大量的实验对实验条件进行优化。前期开展工作：阅读大量文献，了解课题大致研究思路和方向。4 完成本课题的工作方案和进度计划第一周：完成毕业设计前期准备工作；第二周第三周：参加开题报告会，确定论文题目；第四周第七周：完成中期报告，参加中期答辩；第八周第十三周：撰写论文，完成论文初稿；第十四周：修改论文初稿，并最终完成定稿；第十五周：进行论文答辩。- 3 -5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师： 年 月 日 6 所在系审查意见：系主管领导： 年 月 日- 4 -参考文献1 王丹 ,张颂培,张晓玲,丙交酯开环聚合催化体系的研究进展J.应 用 化 工,2010,39(8):1244-1256.2 Hodge J W, Bartels W R. In vivo strength degradation o f suture materials. U. S. Clearing house Fed.Sci. Tech. I n form. , AD 1970,No. 707929.3 Schmitt E E,Polistina R A.Surgical dressing of absorbable polymers, U. S. Pat. 3875937,1975.4 Sinclair R G, Gynn G M. Preparation and evaluation of glycolic and lactic acid- based polymers for implant devices used in management of maxillofacial trauma. U. S. Natl. Tech. Inform. Ser v, AD 1972,No. 748410.5 周新林,丙交酯的制备及其开环聚合:1 学位论文 21 长春:吉林工业大学理学院, 1994.6 Hoppe J O, Marcelli G M A, Tainter M L.Am J Med Sci, 1955: 558 571.7 Dobrzynski P,Kasperczyk J,Janeczek H, Bero M. Polymer,2002, 43: 2595 2601.8 Dobrzynski P,Kasperczyk J, JaneczekH, Bero M. Polymer, 2002, 43: 2595 2601.9 Stolt M, Sodergard A. Macromolecules, 1999, 32: 6412 6417. 10 Sdergrd A, Stolt M. Macromol Symp, 1998, 130: 393 402.11 Baran J,Duda A, Kowalski R, Pencz
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