苯甲酸的制备方法如下:
甲苯+高锰酸钾+水——苯甲酸钾+氢氧化钾+二氧化锰+水(前面的水是提供反应环境)或者苯甲酸钾+浓盐酸——苯甲酸
药品与用量:甲苯1.5g(1.7ml,0.016mol)、高锰酸钾5g(0.032mol)、十六烷基三甲基溴化铵0.1g
操作流程:用100ml的圆底烧瓶。安装回流装置。向反应瓶中分别加入5g高锰酸钾,0.1g十六烷基三甲基溴化铵,1.7ml甲苯及50ml水,搅拌加热沸腾(剧烈搅拌,猛烈沸腾),保持反应物溶液平稳沸腾。
当大量棕色沉淀生成,高锰酸钾的紫色变浅或消失,甲苯层消失时,反应基本结束。过滤出二氧化锰沉淀,滤液用浓盐酸酸化,析出苯甲酸的沉淀,抽滤得粗产品。
粗产品用水重结晶。在沸水浴上干燥,称量,测其熔点。
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添加剂在食品领域立下的功劳可不能因几个“害群之马”被统统抹煞。食品添加剂可以起到提高食品质量和营养价值,改善食品感观性质,防止食品腐败变质,延长食品保藏期,便于食品加工和提高原料利用率等作用。 例如,我们家家户户用的酱油,为了防止夏天发霉,必须添加防腐剂苯甲酸钠。大家熟知的名牌饮料可乐等,为了防止变质也添加了防腐剂苯甲酸钠;为了在常温下保存水果 和蔬菜,可以采用含仲丁胺的气雾保存,或用有防腐功能的保鲜涂膜保存;肉肠为了保证其保质期,必须添加防腐剂山梨酸钾及异维生素C等抗氧剂……有些添加剂还已经被保健食品和药物采用。例如着色剂红曲、甜味剂甘草甜和木糖醇,均被列入了2002年的药物名单。 防腐剂是食品添加剂中的一种,不添加防腐剂,食品会很快霉变,腐烂。花生等食品中产生的黄曲霉,肉类中产生的芽孢杆菌毒性都很大,不使用防腐剂,就更容易对人体造成危害。我国目前允许使用的防腐剂有苯甲酸、山梨酸、乳酸 链球菌素、二氧化硫、焦亚硫酸钾、钠等13种。苯甲酸和山梨酸在饮料中常用。 苯甲酸进入人体后,在生物转化过程中,形成葡萄糖苷酸,并全部从尿中排出体外,不在人体内蓄积。苯甲酸是已知防腐剂中比较安全的一种。山梨酸是一种不饱和 脂肪酸,在体内可以直接参与脂肪代谢,最后被氧化为二氧化碳和水,因此几乎没有毒性,是各国普遍使用的一种较安全的防腐剂。 市场上的一些食品的外包装上注明“本产品不含有任何食品添加剂”的字样其实都不够真实。事实上,所有食品都含有食品添加剂,不含有食品添加剂是做不到的,也是不真实的。某些厂家之所以这样标识,主要是迎合消费者对食品添加剂的一些误解,是一种误导消费的行为。
所谓的苯甲酸钠,其实通俗点来说,就是我们常说的“防腐剂”。因为酱油作为粮食酿造调味料的特殊性,导致它相比于其他的食物,更容易变味变质。为了延长酱油的保质期,商家就会在酱油中添加苯甲酸钠。也正是因为苯甲酸钠“防腐剂”这一身份的特殊性,导致很多人在了解到酱油中的添加成分后,不由得产生了恐慌和担心的情绪,害怕自己这种酱油吃多了导致癌症风险提高。首先,“防腐剂”并不代表就是毒。根据标准,苯甲酸钠的急性毒性摄入只要在0.5mg以下,是完全可以被人体降解的,而人只有在一次性摄入超过30g以上苯甲酸钠后,才有可能出现中毒的隐患。举个例子,相当于一口气喝下去几十瓶酱油,这显然是不现实的。其次,苯甲酸钠的致癌性并没有得到证实通读有关苯甲酸钠的研究资料,和癌症理论相关的只有一篇疑似会对DNA损伤的论文(significantly increased DNA damage),并且研究者在论文最后,也并没有指出苯甲酸钠存在致癌性。不仅如此,酱油中苯甲酸钠的添加,是有着严格的食品管理调理限制的,在合法合规生产的前提下,并不会对我们的身体健康造成伤害,还请各位能够放心,以平常心来对待日用品,才是健康理智的选择。不过话说回来,国人对于添加剂的使用越来越严格,食品制作越来越透明化,这的确是好事。相比于担心合法合规的大品牌商品,一些不符合标准的小作坊,才是真正有可能让添加剂对人体造成伤害的“罪魁祸首”,学会识别添加剂不合格的食物,才能更好的守护身体健康。
添加剂在食品领域立下的功劳可不能因几个“害群之马”被统统抹煞。食品添加剂可以起到提高食品质量和营养价值,改善食品感观性质,防止食品腐败变质,延长食品保藏期,便于食品加工和提高原料利用率等作用。 例如,我们家家户户用的酱油,为了防止夏天发霉,必须添加防腐剂苯甲酸钠。大家熟知的名牌饮料可乐等,为了防止变质也添加了防腐剂苯甲酸钠;为了在常温下保存水果 和蔬菜,可以采用含仲丁胺的气雾保存,或用有防腐功能的保鲜涂膜保存;肉肠为了保证其保质期,必须添加防腐剂山梨酸钾及异维生素C等抗氧剂……有些添加剂还已经被保健食品和药物采用。例如着色剂红曲、甜味剂甘草甜和木糖醇,均被列入了2002年的药物名单。 防腐剂是食品添加剂中的一种,不添加防腐剂,食品会很快霉变,腐烂。花生等食品中产生的黄曲霉,肉类中产生的芽孢杆菌毒性都很大,不使用防腐剂,就更容易对人体造成危害。我国目前允许使用的防腐剂有苯甲酸、山梨酸、乳酸 链球菌素、二氧化硫、焦亚硫酸钾、钠等13种。苯甲酸和山梨酸在饮料中常用。 苯甲酸进入人体后,在生物转化过程中,形成葡萄糖苷酸,并全部从尿中排出体外,不在人体内蓄积。苯甲酸是已知防腐剂中比较安全的一种。山梨酸是一种不饱和 脂肪酸,在体内可以直接参与脂肪代谢,最后被氧化为二氧化碳和水,因此几乎没有毒性,是各国普遍使用的一种较安全的防腐剂。 市场上的一些食品的外包装上注明“本产品不含有任何食品添加剂”的字样其实都不够真实。事实上,所有食品都含有食品添加剂,不含有食品添加剂是做不到的,也是不真实的。某些厂家之所以这样标识,主要是迎合消费者对食品添加剂的一些误解,是一种误导消费的行为。
在罐头产品的加工工艺中,热杀 菌是最常见的工艺过程。由于大多数低酸性罐头制品的腐败菌都是耐热微生物,因此通常需要高温高压杀菌处理,但是高强度热杀菌容易导致产品色泽、质构劣化, 营养成分的损失,致使产品的市场接受性下降。本论文针对这个罐头加工的难点问题,试图通过研究低酸性罐头食品中腐败菌的耐热性影响因素,探索罐头食品杀菌 工艺改良的途径。论文以典型腐败菌之一嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢为对象菌,详细研究不同酸碱度、食品各组分、食品防腐剂和常见天然具有抑菌性的食品添加剂单独 或相互作用下对嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢的耐热性的影响,为合理改善罐头食品杀菌工艺条件提供了途径,也为提升罐头食品品质提供了思路。 论文研究了pH、NaCl、乳清蛋白、蔗糖以及上述因子相互作用时对嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢的耐热性指标D值和Z值的影响。结果显示,pH对芽孢D值影响有 阶段效应,pH5.0以下芽孢D值发生显著下降,另外低温对芽孢D值的影响要明显大于高温时的影响,而z值则随着pH降低而增大。蛋白质对芽孢耐热性影响 随pH、温度和蛋白浓度而异,pH6.0时,高浓度乳清蛋白(8%)在115℃和118℃条件下对芽孢有保护作用,但在121℃时无显著保护性;在 pH3.0和4.0时,不同浓度乳清蛋白对芽孢耐热性均无显著作用。食盐对芽孢耐热性影响随浓度而异,低浓度的NaCl对芽孢耐热性有保护作用,但高浓度 的NaCl会降低其耐热性。蔗糖在pH6.0条件下对芽孢的耐热性无显著影响,在酸性条件下较复杂,一方面对芽孢有保护效应,另一方面则增加了芽孢对升温 的敏感性。 论文进一步研究了山梨酸钾、苯甲酸钠表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、乳酸钠、乳酸链球菌素(Nisin),蔗糖酯和卵磷脂对嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢 的D值和Z值的影响,并进一步探讨了蔗糖和乳清蛋白分别与Nisin复合作用时,对于嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢D值和Z值的影响。结果显示,pH6.0 时,0.4 mg/mL及以下浓度的EGCG和4%及以下浓度的乳酸钠对芽孢耐热性无显著影响,而Nisin则可以显著降低芽孢D值,而且随着浓度提高,对芽孢D值的 降低效果越明显,同时Z值明显增大。pH6.0时,山梨酸钾可以显著降低芽孢D值,但浓度增大时效果增加不显著;pH6.0时,苯甲酸钠几乎没有影响。表 面活性剂蔗糖酯与卵磷脂单独存在时对芽孢耐热性无显著影响,但是在乳状液体系如牛奶中时能显著性降低芽孢D值。Nisin与不同食品体系共同作用效果时对 芽孢耐热性影响不同,在高糖浓度食品中会减弱,而蛋白影响相对却较小。最后,论文采用实际体系肉汤罐头进行了嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢的耐热性实验,结果显 示,添加0.2mg/mL Nisin的肉汤可以显著降低各个杀菌温度下芽孢的D值。 上述结果暗示,在食品中综合利用食材本身特征、pH、组分配合以及抗菌成分,可以降低低酸性罐头食品杀菌温度或者缩短杀菌时间。这为罐头杀菌工艺杀菌强度 的调整和改善、提升罐头食品的品质提供了理论依据。
整理/丁彦伶
来自于/《临床医学研究期刊》、《神经医学期刊》、《神经免疫学药理期刊》
失智症和巴金森氏症都是老年退化的常见疾病,一但患病,将会造成自己和家人很大的不便,不过,有研究指出,补充维生素 D 和肉桂就能有效预防。此外,很多人爱吃辣,通常会被耳提面命:「小心吃辣会伤胃」。但吃辣很可能可以预防大肠癌,还可帮助延长寿命。
刊登在《神经医学期刊》的研究论文指出,维生素 D 摄取量过低的年长者,容易罹患失智症及阿兹海默症。研究者以 1658 位 65 岁以上老人为研究对象,参与研究时,所有人都是健康且能自行行走的年长者,在追踪 6 年之后,其中有 171 人罹失智症、 102 人罹患阿兹海默症。分析发现,维生素 D 摄取量稍不足者,罹患各类型失智症风险增加 53 %;维生素 D 严重不足者,发生失智症的风险更增加 125 %。在阿兹海默症方面,维生素 D 略不足者的罹病风险增加 69 %;严重不足者的风险则增加到 122 %。
知名影星罗宾威廉斯去世后,传出他因罹患巴金森氏症,而使得忧郁症恶化,根据研究发现,常用的香料──肉桂,有助延缓巴金森氏症病患的病情恶化。研究人员指出,肉桂经肝脏代谢后会转化成苯甲酸钠,而巴金森氏症患者大脑中的「帕金蛋白」( Parkin )、「 DJ-1 蛋白」会逐渐减少。研究显示,巴金森氏症病鼠食用肉桂粉后,肉桂转化的苯甲酸钠会进入大脑,阻止「帕金蛋白」、「 DJ-1 蛋白」流失、保护神经元,并让神经传导物质分泌恢复正常,进而改善巴金森氏症病鼠的运动功能。若研究结果也适用于人类巴金森氏症,只要透过食用肉桂即可达到治疗效果,对退化性神经性疾病治疗,将会是很大的进展。
另外,发表在最新一期《临床医学研究期刊》中的研究则指出,把容易罹患大肠癌的白老鼠进行研究,经喂食辣椒素后,发现辣椒素能 *** 感觉神经元中,感知辣、热、酸的受体,抑制大肠细胞表皮生长因子的异常增生,显著降低实验老鼠罹患大肠癌的风险;而在之前也有研究发现,辣椒素可使老鼠延寿 12 %~ 16 %,并能降低老鼠罹患糖尿病的风险,也能预防老鼠脑力退化。
开题报告填写事项一、填写必须实事求是,字迹要端正、清楚。二、本报告的第一至第六部分由研究生本人填写(字数不少于2000字)。其余部分由指导教师、开题报告评议小组、教研室(研究室)主任、院长、研究生处填写。三、硕士研究生开题报告日期规定为进校后第三学期完成。四、开题报告评议小组由学院统一集中组织,对开题报告通不过者要在1至2个月内补做,重新审核合格后,才允许正式进入课题,否则取消进入论文阶段资格。五、此表留存研究生处学位办一份。 本课题所涉及的内容(包括实验数据、计算机程序、导师未公开发表的研究成果及心得等),除在毕业论文中所发表的以外,本人保证:未经导师正式同意,五年内不以任何形式向第三方公开。研究生(签字) 导 师(签字) 年 月 日 一、课题的来源及意义本课题主要来源于导师的研究课题。现代科学技术发展使得复合化成为材料发展的必然规律。近年来,纳米复合材料的研究发展迅速,无论是从学术研究角度考虑,还是从工业生产实际出发,人们都已开展了大量的实验研究工作。所谓纳米复合材料(Nanocomposites)是80年代初由Roy等人提出的,是指复合材料中分散相尺度至少有一维小于100nm的复合材料。由于纳米粒子具有小尺寸效应、大的比表面产生的界面效应、量子效应等特殊性能,故能赋予纳米复合材料许多特殊的性能,为设计和制备高性能、多功能新材料提供了新的机遇。纳米复合材料被誉为“21世纪最有前途的材料”,成为材料科学研究的热点之一。聚合物/层状硅酸盐(Polymer/Layered Silicate,PLS)纳米复合材料是纳米复合材料领域重要研究方向之一。PLS纳米复合材料既具有高分子材料的质轻、耐腐蚀、绝缘性好、易加工等特点,又具有无机材料的高强度、高模量、高耐热性等优点,有着广阔的发展前景。PLS纳米复合材料除具有一般纳米复合材料的性能外,还因其特有的纳米尺度上的片层结构使得复合材料的耐热性、尺寸稳定性、气体阻隔性及阻燃性等得到明显提高。PLS纳米复合材料的研制与开发为提高传统聚合物材料性能、拓宽聚合材料的应用范围起到了极大的促进作用。根据复合物的微观结构,可以把复合物分成四类:相容性差的粒子填充复合物;普通的微粒填充复合物;插层型纳米复合材料;剥离型纳米复合材料。只有第三、第四类复合物实现了纳米尺度上的插层复合,且第四类复合物即剥离型纳米复合材料由于无机物在聚合物基体中实现了充分均匀的分散,其纳米尺度效应显著、界面结合强度更高。此类复合材料具有优异的力学性能和耐热性,并且材料的阻隔性均有所提高,是当前研究的主方向。PLS纳米复合材料以其优良的性能越来越受到广泛地重视。目前,PLS纳米复合材料已从基础研究阶段向工业化生产阶段发展,日本的丰田公司(TOYOTA)、宇部公司(Unitsika)、美国的南方粘土(Southernay)等已经研制开发出PLS纳米复合材料的商业化产品。本课题利用省内层状硅酸盐矿物(膨润土)和高分子原料,对聚合物原料进行改性,对膨润土原料进行深加工处理。研究聚合物、层状硅酸盐二者之间的复合机理、结晶过程、界面特征以及结构性能之间的关系,研究加工制备工艺过程对PLS纳米复合材料性能的影响以及最佳制备工艺参数的确定。用合理的加工技术方法,制备出性能优良的剥离型纳米复合材料。这既是本课题的特色和创新之处也是纳米复合材料的研究发展趋势所在。二、简述该领域目前的国内外研究水平和发展趋势聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料是当今众多无机纳米粒子改性复合材料中最有潜力的一类纳米复合材料,也是目前研究最多、最有希望工业化生产的聚合物纳米复合材料。自从1987年日本丰田公司的研究开发中心首次报道用插层聚合的方法制备了尼龙6/粘土纳米复合材料以来,由于聚合物/粘土纳米复合材料实现了纳米相分散、强界面作用和自组装并具有较常规聚合物/无机填料复合材料无法比拟的优点(如优异的力学、热学性能和气体阻隔性能等),因此倍受关注。据报导,预计今后PLS纳米复合材料的产值每年会增长约100%。到2009年,产值会达到15亿欧元/年,产量会达到50万吨/年。PLS纳米复合材料将会遍及人们生活的各个方面,飞机、汽车、包装、电子电器、建材、家俱等产业将广泛受益于这种新型材料。1、 国外PLS纳米复合材料研究现状自从20世纪80年代末期,Okada等人报道了PA6/层状硅酸盐纳米复合材料以来,迄今这一领域已得到长足的发展,成为目前聚合物材料的一个新热点。到目前为止,日本丰田研究中心、美国康耐尔大学、密歇根大学以及中国科学院化学研究所国内外众多研究单位都在这一领域进行深入的科学研究。1987年,丰田中心研究和发展公司的Fukushima和Inagaki仔细地研究了聚合物/层状硅酸盐复合材料后,用季铵盐取代粘土片层间的无机离子,成功地改善了粘土与聚合物基体的相容性,研制出PLS型尼龙6/硅酸盐纳米复合材料,材料的热变形温度较纯尼龙6有大幅度提高,同时力学性能与阻隔性能均有不同程度的提高。丰田中心研究和发展公司的Usuki、Fukushima用已内酰胺的原位聚合法制备了剥离型的尼龙6/蒙脱土纳米复合材料(季铵盐改性的蒙脱土事先被均匀地分散于已内酰胺中),并制备出聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料,发现只需添加2%(质量分数)的粘土,材料的气体阻隔性及线胀系数显著降低,适合PI在微电子领域的应用,这极大地引起了材料科学家的关注。美国Comell大学的R A Vaia和E P Giannelis等对聚合物熔体插层进行了热力学分析,认为该过程是焓驱动的,因而必须加强聚合物与粘土间的相互作用以补偿整个体系熵值的减少。在此理论的指导下,他们通过聚合物熔体插层制备出PS/粘土,聚氧乙烯/粘土纳米复合材料,并对层间聚合物的受限运动行为进行了研究。Usuki等人深入研究了有机插层剂对插层复合的影响,并制备出一系列PLS纳米复合材料,并首先报道了“两步法”制备聚酰胺6/蒙脱土纳米复合材料,即先用12~18烷基氨基酸作插层剂对钠基蒙脱土进行阳离子交换处理,然后将阳离子交换后的蒙脱土与ε-己内酰胺复合,在常规条件下聚合,得到聚酰胺6/粘土纳米复合材料。西欧一些国家也先后制定了发展纳米复合材料研究的计划。一些国外的大公司特别是生产聚合物的厂家纷纷加入聚合物纳米材料的开发应用。目前,丰田汽车公司已成功地将Nylon 6/clay纳米复合材料应用于汽车上。由于层状硅酸盐是纳米尺度分散于聚合物基体中,可以成膜、吹瓶和纺丝。在成膜和吹瓶过程中,硅酸盐片层平面取向形成阻挡层,因此可用于高性能包装和保鲜膜。2、国内PLS纳米复合材料研究现状我国的PLS纳米复合材料研究开始于90年代,现已取得了许多成果,并已列入国家“863规划”和“九五计划”的重点研究开发课题。中科院化学所对聚合物基粘土纳米复合材料的研究,发明了“一步法”制备Nylon 6/粘土纳米复合材料(nc-PA6),即将蒙脱土阳离子交换、己内酰胺单体插层以及单体聚合在同一个分散体系中完成,在不降低产品性能的前提下缩短了工艺流程,降低了成本。黄锐等利用刚性粒子对聚合物改性的研究在学术界极有影响;另外,四川大学高分子科学与工程国家重点实验室发明的磨盘法、超声波法制备聚合物基纳米复合材料也是一种很有前景的制备手段。中科院化学所工程塑料国家重点实验室取得的成就有:单体插层缩聚制备了尼龙6/粘土纳米复合材料,可大幅度提高其热变形温度,扩大了材料的应用范围,并对插层剂的碳链长度与有机蒙脱土的层间距的关系进行了研究,在此基础上开发了PET/粘土、PBT/粘土纳米复合材料,提高了材料的热性能和阻隔性,其中PET/粘土纳米复合材料的结晶速度较PET提高了约5倍。此外还通过聚合物溶液插层及熔体插层分别制备出硅橡胶/蒙脱土及PS/粘土纳米复合材料,其中硅橡胶/蒙脱土纳米复合材料具有良好的耐磨性,各项物理、力学性能指标得到很大提高,可代替气相白炭黑填充硅橡胶,具有实用前景。相信在不久的将来,PLS纳米复合材料将会广泛应用于高分子材料及其它领域。3、存在的问题及研究发展趋势PLS纳米复合材料的不断涌现以及大量研究结果的报道,让我们看到了这类复合材料具有的优异特性,使得层状无机物插层改性聚合物制备高性能纳米复合材料成为国际上最新技术热点之一,但也存在以下几个问题。① PLS纳米复合材料的研究尽管十分热门,但由于其插层复合机理复杂、结构与界面特征复杂,微区尺寸小,再加上量子效应、表面效应等,对它的研究还不够深入,特别是运用热力学、动力学和结晶学知识研究不够。对其结构、形态特征与材料性能的关系研究较少,合成方法大多基于合成宏观材料上的改进,存在着一定局限性;② 剥离型PLS纳米复合材料比其它类型的复合材料具有更优异的性能,但对原材料加工处理、制备方法要求严格,对其制备工艺及过程研究不够;③ 高聚物与纳米材料的混合、分散缺乏专业设备,用传统的设备往往使纳米粒子得不到良好的分散,要研究出新的混合分散技术方法及设备。三、课题所要研究的内容及实施方案(主要研究内容及预期成果,拟采用的研究方法、技术路线、实验方案的可行性分析。)1、研究内容(1)了解相应聚合物的物理化学性质,合成方法,用途及研究现状;了解PLS纳米复合材料所具备的优良性能,熟悉国内外PLS纳米复合材料的应用现状、研究进展、存在的问题及解决的措施; (2)研究层状硅酸盐(膨润土)矿物学特征和纳米结构特征(层间距、层面特征和边缘特征),熟悉测试表征方法;并掌握对测试结果分析的技术方法;(3)深入研究膨润土提纯、钠化、有机化的各种方法、反应机理;了解钠基土及有机土的应用价值和研究现状;制定合理的实验方案,对膨润土进行提纯,通过实验选择合适的反应条件和合适的钠化剂和表面修饰剂进行钠化、有机化,制备出亲油或亲水亲油的纳米膨润土;(4)了解剥离型PLS纳米复合材料制备方法及性能特点,从动力学、热力学、结晶学、流变学等方面探讨纳米材料复合过程和机理;(5)选择聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚氨酯(PU)两种聚合物,对其进行改性(接枝方法和离子化方法)制定合理的加工制备方案、确定最佳实验流程及实验参数,制备出剥离型PLS纳米复合材料;(6)从制备方法、表面改性剂的选择、加入第三组分等方面研究有机膨润土在聚合物中的分散形态;并探讨多相体系中物相界面结构特征,制备出剥离型纳米复合材料。 (7) 研究PLS纳米复合材料结构和性能之间的关系。进行产品结构分析、力学性能和阻燃性能对比测试分析。2、预期成果(1)制备出优良的有机膨润土,制备出改性性能良好的聚合物;(2)制备出剥离型PLS纳米复合材料;(3)预期在核心期刊发表2篇论文或申报1项发明专利;(4)完成毕业论文的编写,顺利通过答辩。3、研究方法及技术路线(1)实验研究流程图(2)实验研究过程(方案)① 层状硅酸盐的选择及改性处理目前为止,能够在PLS纳米复合材料中得到应用的有膨润土、高岭土、海泡石等少数几种属于层状硅酸盐的矿物质。这其中最根本的原因是绝大多数的层状无机矿物质无法利用插层处理的方式扩张其片层之间的重复间距。因此,虽然他们具有层状的结构,各相邻的片层之间也具有一定的空间,但却不足以容纳旋转半径为上百埃的聚合物分子链插入到各片层之间,形成所谓的插层复合材料;而仅仅允许离子、小分子等小的介质进入其中。对于膨润土、高岭土等粘土矿物, 由于他们具有较大的初始间距以及可交换的层间阳离子,使得我们可以利用离子交换的方式将他们的层间距扩大到允许聚合物分子链插入的程度,从而可以利用它们制备出性能优异的插层纳米复合材料。本课题利用省内矿产资源优势膨润土,其主要成分为蒙脱石。蒙脱石的基本结构单元是有一片铝氧八面体夹在两片硅氧四面体之间靠共用氧原子而形成的层状结构,属于2:1型层状硅酸盐。每个结构单元的尺度为1nm厚、长宽均为100nm的片层,层间有可交换性阳离子,如Na+、Ca2+、Mg2+等金属离子,因此容易与烷基季铵盐或其他有机阳离子进行交换反应生成有机膨润土。由于膨润土本身的亲油性较差,聚合物的单体或分子链又多为亲油性物质。因此,膨润土使用前必须经过有机化改性处理。膨润土改性处理方案。A、膨润土的提纯实验方案:将膨润土与水(固液比为1:10)配成悬浮液,再经高速旋转的离心机沉降分离,并且加入适量的分散剂(六偏磷酸钠),进一步分离粒度较细的碎屑矿物(长石、碳酸盐等),得到粒度小于5µm的膨润土浆料或悬浮液,再将该悬浮液抽滤、洗涤、干燥、打散解聚,即可得到高纯度的膨润土产品。测其吸蓝量,CEC,膨胀倍,胶质价等性能指标。B、钙基膨润土的钠化钠化原理:当膨润土-水系统中存在两种离子时,就存在一个动态的吸附-解吸平衡,即离子吸附与交换过程。如当膨润土-水系统中同时含有Ca2+、Na+时就会发生如下离子交换平衡: Ca-膨润土+2Na+ 2Na-膨润土+Ca2+钠化剂的选择、用量、钠化温度及钠化时间对钠化效果都有一定的影响,通过实验,确定最佳反应条件。C、膨润土的有机化在制备PLS纳米复合材料时,常采用有机阳离子(插层剂)进行离子交换而使层间距增大,并改善层间微环境,使粘土内外表面由亲水转变为疏水,降低硅酸盐表面能,以利于单体或聚合物插入粘土层间形成PLS纳米复合材料。因此插层剂的选择是制备PLS纳米复合材料的关键步骤之一。它必须符合以下几个条件:(1)容易进入层状硅酸盐晶片(001面)间的纳米空间,并能显著增大粘土晶片间层间距;(2)插层剂分子应与聚合物单体或高分子链具有较强的物理或化学作用;(3)价廉易得,最好是现有的工业品。在不同用量、酸碱性、反应温度等条件下,选择阳离子(十六烷基三甲基溴化铵)、阴离子(十二烷基硫酸钠)及阴阳双离子为插层剂,制备有机土,通过测试确定最佳反应条件。② 聚合物改性③ PLS纳米复合材料的制备A、复合材料的类型从微观结构上看,复合材料可分为四类,如下图。在第一类复合物中(a),蒙脱土颗粒分散在聚合物基体中,但聚合物与蒙脱土的接触仅限于蒙脱土的颗粒表面,聚合物没有进入蒙脱土颗粒中。第二类复合物(b)中,聚合物进入蒙脱土颗粒,但没有插层进入硅酸盐片层中。在插层型复合物(c)中,聚合物不仅进入蒙脱土颗粒,而且插层进入硅酸盐片层间,使蒙脱土的片层间距明显扩大,但还保留原来的方向,片层仍然具有一定的有序性。在剥离型复合物(d)中,蒙脱土的硅酸盐片层完全聚合物打乱,无规则地分散在聚合物基体中,此时蒙脱土片层与聚合物实现了纳米尺度上的均匀混合。四类复合材料中只有后两种才算是纳米复合材料,而且第四类剥离型复合材料比第三类插层型复合材料具有更理想的性能,是众多材料科学家追求的目标,也是本课题研究的重点。 B、制备方法插层复合法(Intercalation Compounding)是制备PLS纳米复合材料的方法。按照复合的过程,插层复合法可分为两大类。(1)插层聚合法(Intercalation Polymerization),即先将聚合物单体分散、插层进入层状硅酸盐片层中,然后原位聚合,利用聚合时放出的大量热量,克服硅酸盐片层间的库仑力,使其剥离(exfoliate),从而使硅酸盐片层与聚合物基体以纳米尺度相复合;(2)聚合物插层(Polymer Intercalation),即将聚合物熔体或溶液与层状硅酸盐混合,利用力化学或热力学作用使层状硅酸盐剥离成纳米尺度的片层并均匀分散在聚合物基体中。从制备方法来看,PLS纳米复合材料的制备可分为单体插层原位聚合与大分子直接插层;从实施途径来说有溶液法和熔体法。它们互相组合成四种具体制备过程:大分子熔体直接插层;大分子溶液直接插层;单体熔体插层原位本体聚合;以及单体溶液插层原位溶液聚合。制备PLS纳米复合材料流程图如下:C、有机土加入量的选取有机土加入量的多少直接影响着制品的质量和性能,有机土的加入量过高时,体系的粘度增大,很难脱泡及浇注;有机土加入量过低时,有机土在体系中的分散不好,起不到增强和增韧的效果。对于有机土加入量的多少,在研究领域内众口不一。我们采用不同含量(2-5%)的有机土进行插层复合,寻找最佳加入量。D、实验方案以PBT、PU聚合物为例,选用合适的插层方法,在不同的配料比下插层复合,测其力学性能、阻燃性能、热稳定性能等,从热力学、动力学等方面研究复合机理及影响复合过程的因素,得到性能优良的剥离型PLS纳米复合材料。(3)PLS纳米复合材料主要性能测试与表征① 甲醛容量法测膨润土阳离子交换容量(CEC),测吸蓝量计算膨润土中蒙脱土的含量,带塞量筒测其膨胀倍、胶质价;② 扫描电镜(SEM)测聚合物及PLS纳米复合材料的微观形貌;③ 傅立叶转换红外光谱(FTIR)分析,根据谱图的吸收峰判断有机化改性效果及插层效果;④ X射线衍射分析仪(XRD)测试膨润土的层间距和复合材料的剥离程度;根据谱图用Jade软件确定蒙脱土的化学成分及含量;⑤ 差热-热失重分析仪(TG-DTA)测定膨润土的转化温度及复合材料的热稳定性;⑥ 电子万能实验机测拉伸强度和断裂伸长率,判断聚合物及PLS纳米复合材料的力学性能。4、实验研究方案的可行性分析(1)实验室有一系列的实验仪器:如真空泵、磁力搅拌器、恒温水浴锅、高温炉、干燥箱、开练机、双螺杆机和造粒机等;学校测试中心有扫描电镜、X-射线衍射仪、傅立叶转换红外光谱仪、差热-热失重分析仪、原子力显微镜等测试用仪器;(2)导师长期从事这一领域的研究工作,有扎实的理论基础和丰富的实践经验,有师生组成的研究团队;(3)学校图书馆可以查到大量的中外文文献资料和学术专著,可供参考;(4)与企业合作,有丰富的实践基地和广阔的应用前景;(5)已做了一些实验前期工作,制得的复合材料力学性能显著提高,且热稳定性很好;(6)实验方案叙述合理,技术路线可行,理论基础清楚明了,实验研究条件基本具备,加上前期研究工作的进展,故本实验研究方案是可行的。四、课题研究的创新之处(研究内容、拟采用的研究方法、技术路线等方面有哪些创新之处。)(1)PLS纳米复合材料作为一个崭新的研究领域,对其研究尤其剥离型复合材料的研究可以说仍处于初级阶段,理论上不够成熟,制备技术不够完善,对材料的复合机理,材料的结构及结构与性能间的关系等方面还有待于进一步探索。本课题从热力学、动力学等方面研究聚合物与层状硅酸盐(膨润土)复合的界面特征、内部结合机理,并探讨复合过程、材料结构对其力学性能、阻隔性能、流变性能、结晶性能等的影响。(2)剥离型PLS纳米复合材料的发展水平仍处在实验研究或专利阶段,工业化项目极少,在高性能工程塑料、高性能树脂基体中的研究报道还较少。本课题从表面改性剂的选择、加入第三组分、高性能纳米膨润土的制备、聚合物的改性、合理制备方法的选择等方面进行系统实验研究,制备出性能优异的剥离型纳米复合材料。五、工作量及工作进度安排(包括文献查阅、方案设计与实现、计算与实验、论文书写等)起止日期 课题阶段工作进程2007.2~2007.92007.10~2007.122008.1~2008.22008.3~2008.42008.5~2008.62008.7~2008.82008.9~2008.102008.11~2008.122009.1~2009.3查阅文献资料、学术专著、参考书等,同时做了大量实验前期工作及一定的实验研究工作;写开题报告并进行答辩,准备实验所需试剂和仪器;研究钠基土、有机土的结构及结构与性能的关系,设计实验方案;通过实验和性能表征确定钠化、有机化过程最佳反应条件;在最佳反应条件下制备大量有机土,用XRD、FTIR、TG-DTA等表征,做好实验记录;以PBT、PU聚合物为例,了解其物理化学性能、合成机理、合成方法及应用现状;选择合适的反应装置、合成方法,用单体合成所需要的聚合物;查阅大量当前最新的中外文文献,了解纳米复合材料的研究现状及先进的制备方法;选择不同的有机土加入量(2-5%),用聚合物熔融插层法,聚合物熔液插层法,单体插入原位聚合法等不同的方法,控制反应条件,制备PLS纳米复合材料;对制品进行力学性能、热学性能、阻隔性能等方面的测试,确定有机土的最佳加入量,找出即使制品性能优异、成本低又环保的制备方法;用SEM测试产品的形貌,证实其剥离程度;用XRD测试有机土的层间距,分析其改性效果;复合材料中界面层的性质可以用示差扫描量热法(DSC)来表征;热失重分析(TGA)可以研究有机物对蒙脱土的改性程度及纳米复合材料的耐热性;选择最好的制备方法,将聚合物与有机土进行复合,研制出纳米复合材料制品并详细表征其各种性能;撰写论文,准备答辩。六、国内外主要参考文献(列出作者、论文名称、期刊名称、出版年月) 序号 参考文献名称 梁宏斌,倪靖滨.聚合物/纳米复合材料研究进展[J].化学工程师,2006,3:26-28.陈光明,李强,漆宗能.聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料研究进展[J].高分子通报,1999,4:1-9.韩建竹,夏英.聚合物/蒙脱土纳米复合材料的研究进展[J].高分子通报,2006,12:66-70.李春生,周春晖,李庆伟.聚合物/蒙脱土纳米复合材料的研究进展[J].化工生产技术,2002,9(4):22-26. 陈国华,李明春.聚合物/粘土纳米体系[J].高分子材料科学与工程,1999,15(3):9-12.Jitendra K Pandey,et a1.Polymer Degradation and Stability,2005,88:234舒中俊,陈光明,漆宗能.聚合物/粘土纳米复合材料及其特殊阻燃性[J].2000,28(3):24-26.张秀英,李国昌,王萍等.利用山东膨润土生产有机膨润土研究[J].2007,27(1):35-36.潘兆橹,万朴应用矿物学[M].武汉:武汉工业大学出版社,1993.杨雅秀.中国粘土矿物[M].北京:地质出版社,1994.周建工,鲁安怀.利用低品位天然钙基膨润土制备低成本有机粘土实验研究[J].北京大学学报(自然科学版),2006,42(4)457-467.陈兴华.聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的最新研究进展[J].广西轻工业,2007,(1):35-37.黄锐,王旭,李忠明.纳米塑料-聚合物/纳米无机物复合材料研制、应用与进展[J].中国轻工出版社,2002,(4):10-12.祝启砷,黄志良,王西文等.膨润土提纯增白与钠化改型联合处理工艺[J].中国矿业,2002,11(5):44-46.漆宗能,尚文字.聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料理论与实践[M].化学工业出版杜,2002.ChenTian Y.Synthesis and Characterization of Novel Segmented Polyurethane/Clay Nan composites.Polymer,2000,41(4):1345-1349.Cho,K.Lee, JKwon, K.J.Appl.Polymer Sci.2001,(79):1025-1028.G-M.Kim D-H,Lee,B.Hofmann,et a1.Influence of nanoflllers on the deformation process in layered silicate/polyamide-12 nanoeomposites.Polymer,2001,42(3):95-110.Hao Fong,Weidong Liu,Chi-Shan Wang,et a1.Generation of electro spun fibers of nylon 6-montmorillonite nanocomposite.Polymer,2002.43(3):775-780.Cheon II Park,Park et a1.Polymer.2001,42:7465-7475. Fornes T D,Yoo P J,et a1.Polymer.2001,42:9929-9940.Cho J W,Paul D R.Polymer,2001,42:1083-1094.Kaempfer D.Thomann R.el a1.Polymer.2002.43:2909-2916.Dennis H R,Hunter D L,a1.Polymer.2001,42:9513-9522.Marosi G,Keszei S Matko S,Bertalan G.Fire and Polymer,2006,4:117.Sorathia U,Lynon R,Gann R G.Fire Technology,1997,33(3):351.S.S.R.ay,K.YamadaM,Okamoto,et a1.New polylactide-layered silicate nanocomposites.Concurrent improvements of material properties,biodegradability and melt theology [J].Polymer,2003.44(3):857-866.宋军,倪卓,王宝辉,等.聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备和性能[J].现代塑料加工应用,2005,17(2):14-16.苏海霞,曾幸荣.聚吡咯/有机蒙脱土纳米复合材料的制备及其导电性[J].化学与黏合,2005,27(3):127-130.郑华,张勇,彭宗林,等.三元乙丙橡胶/蒙脱土纳米复合材料的制备与性能研究[J].世界橡胶工业,2005,32(6):l1-13.吴德峰,周持兴.聚对苯二甲酸丁二醇酯/蒙脱土纳米复合材料的结晶结构及流变行为[J].高分子材料与工程,2005,21(5):132-136.1、 至少列举国内外参考文献20篇;2、 教科书、工具书不能作为参考文献;3、 专著等参考书的数量小于总数量的三分之一;4、 近五年出版的参考书数量不小于总数量的三分之一;5、 外文参考文献的数量不小于总数量的三分之一。
1. Xu Cui, Boxun Zhang, Yan Wang, Yongliang Gao. Effect of chitson-coated pressed calciumsulfate pellet combined with recombinant human morphogeneticprotein 2 on restoration ofsegmental bone defect. Journal of Craniofacial Surgery, 2008, 19(2): 459-466. 2. Xu Cui, Dewei Zhao, Boxun Zhang, Yongliang Gao. Osteogenisis mechanism of chitosancoated calcium sulfate pellet on restoration of segmental bone defect. Journal of Craniofacial Surgery, 2009, 20(5): 1445-1450. 3. Yuanzheng Ma, Xu Cui, Hongwei Li, Xing Chen, Xiaojun Cai, Yibing Bai. Outcome of anterioror posterior instrumentation under different surgical procedure in the treatment of thoracic andlumbar spinal tuberculosis in adults. Int Orthop, 2012, 36(2): 299-305. 4. Xu Cui, Yuan Zheng Ma, Xing Chen, Xiao Jun Cai, Hong Wei Li, Yi Bing Bai. Outcomes ofDifferent Surgical Procedures in the Treatment of Spinal Tuberculosis in Adults. Med Princ Pract,2013, 22: 336-350. 5.Xu Cui, Yuan Zheng Ma, Xing Chen, Xiao Jun Cai, Hong Wei Li, Yi Bing Bai. Reply: To PMID 23391830. Med Princ Pract, 2014, 23: 96-97. 6. 崔旭, 张伯勋, 赵德伟. 三种不同方法制备的硫酸钙片植入修复兔桡骨节段性骨缺损的实验研究. 中华医学杂志, 2009, 89 (11):777-781. 7. 崔旭, 张伯勋. 壳聚糖包衣加压硫酸钙片复合重组人骨形态发生蛋白-2修复兔节段性骨缺损. 中华创伤杂志, 2009, 25 (7): 648-652. 8. 崔旭. 带血管蒂骨膜植入治疗股骨头缺血性坏死实验和临床研究. 中华显微外科杂志, 2000, 23 (1): 62-63. 9. 崔旭, 张伯勋,李静东. 人工全髋关节置换术治疗56例强直性脊柱炎的临床研究.中国矫形外科杂志. 2006, 14(9): 666-668. 10. 崔旭, 张伯勋,李静东. 不同方法髋臼重建的全髋关节置换术治疗先天性髋关节发育不良. 中国骨与关节损伤杂志. 2006, 21(8): 602-604. 11. 崔旭, 张伯勋. 可降解聚合物作为骨替代材料的研究进展. 中国矫形外科杂志.2006, 14(15): 1159-1161. 12. 崔旭, 赵德伟, 古长江. 股骨头缺血性坏死塌陷预测的生物力学研究, 中国临床解剖学杂志, 2005, 23(2): 193-198. 13. 崔旭, 赵德伟. 生物力学研究在股骨头缺血性坏死显微外科治疗中的应用. 中国骨与关节损伤杂志, 2004, 19(3): 211-213. 14. 崔旭, 马远征, 芦健民, 廉皓屹, 付大鹏. 不同手术方法治疗胸腰椎结核. 中国骨与关节损伤杂志, 2011, 26(3): 197-199. 15. 崔旭, 马远征, 芦健民, 廉皓屹, 付大鹏, 胡明, 薛海滨. 经皮椎体成形术治疗高龄胸腰椎爆裂性骨折. 中国骨与关节损伤杂志, 2011, 26(11): 105-107. 16. 崔旭, 马远征, 陈兴, 才晓军, 郭立新, 薛海滨, 胡明. 脊柱结核前后路不同术式的选择及其疗效. 中国脊柱脊髓杂志, 2011, 21(10): 807-812. 17. 崔旭, 马远征, 李宏伟, 陈兴, 才晓军, 白一冰, 郭立新, 薛海滨. 前路和后路内固定治疗胸腰椎结核的疗效比较. 中华医学杂志, 2012, 92(19): 1325-1329. 18. 崔旭. 胸椎结核治疗的术式选择. 中华临床医师杂志, 2012, 6(17): 27-28. 19. 崔旭, 马远征, 陈兴, 才晓军, 郭立新, 薛海滨,胡明. 胸椎结核治疗的术式选择:81例分析. 中华老年多器官疾病杂志, 2012, 11(10): 755-760. 20. 崔旭, 马远征, 李大伟, 薛海滨. 复合骨形态发生蛋白缓释材料修复兔桡骨缺损.中国组织工程研究, 2012, 16 (51): 9558-9562. 21. 崔旭, 马远征, 李大伟, 薛海滨. β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/左氧氟沙星缓释材料的成骨检测. 中国组织工程研究, 2013, 17 (3), 381-386. 22. 崔旭, 马远征,陈 兴,李宏伟,才晓军,郭立新,薛海滨,胡 明.非跳跃性胸椎结核外科治疗的术式选择和疗效分析. 中华骨科杂志, 2013, 33 (2): 123-129. 23. 崔旭, 马远征, 陈兴, 薛海滨, 胡明, 罗小波, 孟传龙. 经椎旁肌间隙后外侧腰椎间孔入路手术治疗腰椎结核和布氏杆菌病性脊柱炎. 中华外科杂志, 2014, 52(2):157-159. 24. 崔旭, 马远征, 陈 兴, 李宏伟, 才晓军, 郭立新, 薛海滨, 胡 明. 老年脊柱结核患者的临床特点和术式选择. 中华骨科杂志, 2014, 34 (2): 189-195. 25. 崔旭, 马远征, 陈兴, 罗展鹏, 李力韬, 罗小波. ILIF与TLIF治疗腰椎结核和布鲁杆菌病性脊柱炎的疗效比较. 中国骨与关节损伤杂志, 2015, 30(9): 37-41.
中科院化学所工程塑料国家重点实验室取得的成就有:单体插层缩聚制备了尼龙6/粘土纳米复合材料,可大幅度提高其热变形温度,扩大了材料的应用范围,并对插层剂的碳链长度与有机蒙脱土的层间距的关系进行了研究,在此基础上开发了PET/粘土、PBT/粘土纳米复合材料,提高了材料的热性能和阻隔性,其中PET/粘土纳米复合材料的结晶速度较PET提高了约5倍。此外还通过聚合物溶液插层及熔体插层分别制备出硅橡胶/蒙脱土及PS/粘土纳米复合材料,其中硅橡胶/蒙脱土纳米复合材料具有良好的耐磨性,各项物理、力学性能指标得到很大提高,可代替气相白炭黑填充硅橡胶,具有实用前景。相信在不久的将来,PLS纳米复合材料将会广泛应用于高分子材料及其它领域。
开题报告主要包括:一、拟选论文题目:二、文献综述与选题报告要求:1. 引用外文文献不少于10篇,写出文献综述与选题书面报告,字数在3000字以上。2. 书面报告内容应包括:选题背景和意义,国内外研究动态,本论文的主要研究工作和基本框架,主要参考文献,预期成果和可能的创新点等;3. 填好“论文选题报告及论文工作计划”表,连同书面报告一起交研究生院备案;4. 书面报告的格式见附件。三、导师对选题报告的评语(就研究生对该研究领域国内外研究现状的了解情况、研究方法和手段、预期成果予以评价):四、评审小组对选题的意见(是否同意选定该课题、是否同意选题报告通过、以及对下一阶段研究工作的建议;其他建议,如限期重作选题报告、终止培养建议等):五、论 文 工 作 计 划六、附件(一下为附件内容)拟选论文题目一、选题背景和意义二、国内外研究动态三、论文主要研究和基本框架四、预期成果和可能的创新点五、主要参考文献
防腐就是通过采取各种手段,保护容易锈蚀的金属物品的,来达到延长其使用寿命的目的,通常采用化学防腐、物理防腐、电化学防腐等方法。
防腐拼音是:fáng fǔ。
防腐造句如下:
1、公开是防腐的良药,暗箱是犯罪的温床。
2、铭记“生命线”,分清“是非线”;修筑“防腐线”,不踩“高压线”。
3、质量是工程之根,廉洁乃防腐之本。
4、防腐当好人民公仆,鞠躬尽瘁为人民服务。
5、倡廉省廉思廉兴廉促廉风清气正,反腐防腐禁腐遏腐惩腐扬善除恶。
6、构筑拒腐防腐家庭防线,推进家庭廉洁文化建设。
7、酒是一种不含防腐剂的生命之水。它的生命周期由青年期、成熟期、老年期和死亡几部分组成。如果未被给予适当的尊重,它将病弱和消亡。
8、权利制约是防腐的良药,监督失控是犯罪的温床。
9、综述了近年来国内外聚苯胺防腐涂料的研究状况和应用领域。介绍了聚苯胺复合防腐涂层的制备方法和防腐机理。
10、新改进防腐四抽头,试压泵可单独或并联使用装有四个真空表。
11、防腐作业线是管道防腐工程中的基本装置,通过它可以实现对管道的加热、除锈、涂敷等一系列工艺过程。
12、由于不使用有机溶剂,所以制成的金属重防腐水性涂料是VOC含量很低和对环境友好的金属重防腐工业涂料。
聚苯胺涂层也指涂料,是采用机械涂膜的方法在金属,如冷轧钢、低碳钢、铝、铜等表面形成均匀完整的聚苯胺防腐膜,其防腐的机理是使金属钝化,在金属表面形成起保护作用的氧化层,且涂覆适合的涂层可以导致腐蚀电势迁移,从而降低金属的腐蚀速率。而且因其具有原料易得、合成简单、无污染、质量轻等诸多优点,而被认为是新一代环境可接受的高效防腐涂料;但PAn不易加工成型,不溶于常规有机溶剂,且纯聚苯胺对金属的粘结性很差,且价格昂贵,利用率低,在实用化中存在一定的障碍。人们通常把聚苯胺作为防腐涂料的添加剂,使之形成聚苯胺系防腐涂料。聚苯胺涂料按物质的不同分为单一聚苯胺涂料、聚苯胺为底漆的涂料、聚苯胺与传统涂料的共混涂料三类。 1985年,Deberry发现在不锈钢上电沉积的聚苯胺膜能显著降低不锈钢在硫酸溶液中的腐蚀速率,其实就是单一聚苯胺涂料,即苯胺在酸溶液通过电化学聚合反应直接在金属电极表面沉积得到聚苯胺涂层。但这种方法难以用于较大的金属部件。 聚苯胺为底漆的涂料是指在聚苯胺涂层上涂敷传统聚合物为面漆,与聚苯胺形成复合涂层。它的优点是不需要考虑涂料中聚苯胺的分散性,每一种涂料各自发挥作用。防腐性能则是这些作用的加和,面漆层一般起物理屏蔽作用。美国Los Alamos和NASA的联合研究小组首次发现聚苯胺可作为中碳钢的防腐涂料。 聚苯胺与传统涂料共混涂料是指将聚苯胺粉末与常规涂料成膜物质(如环氧树脂、醇酸树脂等)混合后进行涂敷,可获得聚苯胺共混防腐涂层,此方法是用于研究聚苯胺防腐性能和机理的最多的方法。它不同于聚苯胺为底漆的涂料,涂料的防腐性能是各组分有机相互作用的结果。 聚苯胺除了防腐涂料,还可以用来制备电磁干扰(EMI)屏蔽涂料和抗静电涂料。高分子的导电性使得涂层对裸露的金属区域都能起到钝化作用,而EMI屏蔽的原理是:采用低阻值的导体材料,并利用电磁波在屏蔽导体表面的反射和在导体内部的吸收以及传输过程的损耗而产生阻碍其传播的作用,当导电PAn作为导体材料时,可以在一定程度上解决金属导电填料存在的价格昂贵、密度高、容易被氧化或腐蚀等弊端。有人以导电PAn包裹碳基材料为主要导电成分,以热塑性树脂为主要成膜物质制备了EMI屏蔽涂料。 聚苯胺防腐机理尚不明确,科研人员提出了很多理论,包括屏蔽机理、电场机理、双极性涂层机理、吸附机理、阳极保护机理、掺杂剂离子缓蚀机理以及阴极保护机理等。可以肯定的是在氧化态的转变中,聚苯胺的氧化还原电位远高于金属,这是聚苯胺具有金属防腐能力的原因之一。 聚苯胺在环境pH值≥7时具有完全氧化态(LEB)和半氧化态(EB)结构,这两种结构的聚苯胺在金属的防护过程中,只起到一种机械隔离作用,它类似于金属表面的非金属涂装保护这种形式。当金属表面的聚苯胺有缺损时,对该部位不起到保护作用;而当聚苯胺在环境pH值<7时,聚苯胺结构发生变化,形成聚苯胺盐(ES)形态,此时聚苯胺具有良好的导电性和电化学活性。这种形态的聚苯胺在金属的防护中不但具有机械隔离作用而且具有一定的催化钝化作用。当金属表面的聚苯胺有缺损时,它对该部位起一种催化钝化作用,使缺损聚苯胺涂层的金属裸露部分在酸性条件下,发生阳极氧化反应,快速恢复表面钝化层。 有人将聚苯胺/聚甲基丙烯酸甲酯的复合涂层材料用于低浓度氨气的探测,根据复合材料的不同电导率可探测氨气的极限浓度在(10~4000)×10-6范围内。而当氮气充入后,复合涂层的电导率和透光率可以迅速恢复到初始状态,从而实现循环使用。 聚苯胺具有储存电荷的能力高、对氧和水稳定性好、电化学性能良好、密度小和有可逆的氧化/还原特性等特点,在复合物电极中既可作为导电基质又可作为活性物质,已被用于高分子锂电池及太阳能电池等的电极材料。用聚苯胺做成的塑料电池不仅重量轻,且库伦效率超过95%,它的理论能量密度可达500W/kg以上,是铅酸电池(184Wh/kg)的数倍。高分子锂电池,即以PAn及PAn复合物作电极材料的锂离子电池,主要是利用PAn复合物在电极反应过程中掺杂/脱掺杂的可逆性来实现氧化还原反应,完成电池的充放电过程,该电池具有很高的能量密度,并突破了传统锂离子电池正极材料的选择面太小的难题。有人通过反胶束法制备了PAn/V2O5纳米纤维,并将其作为锂离子二次电池的阴极材料,对其电化学性能进行了研究。结果表明复合纳米纤维比V2O5纳米纤维具有更佳的循环性能,而用碳材料替代金属锂作为电池负极可取代金属锂在电极上的沉积和溶解反应,避免了在负极表面锂的枝晶化问题,保持了锂电池的高电压、高比能量等优点,还大大提高了电池的循环寿命和安全性能。 高分子太阳能电池的基本机理主要是基于半导体p-n结的光生伏打效应,即在光的照射下,半导体内部产生的电子-空穴对,在静电场的作用下发生分离产生电动势。高分子太阳能电池因为高分子半导体材料易于制备与纯化、容易加工、价格低廉,并可根据需要进行化学修饰、具有高的开路电压、能制作大面积柔性器件等优点。 吸波材料的吸波原理是吸收或衰减入射电磁波,并将电磁能转变成热能或其它形式的能量而耗散掉。聚苯胺是一类电损耗型吸波材料,其吸波性能与其介电常数、电导率等密切相关。其中PAn具有二电子共轭体系,其导电性可以在绝缘体、半导体和金属之间变化,且具有可分子设计和合成、结构多样化、密度小、吸收频带宽、电磁参数可调、易复合加工等特点,避免了磁性金属吸波材料抗老化、耐酸碱能力、频谱特性等性能差的缺点。但PAn链间刚性强,脆性大,将它复合后可加以改善,有人制备了DBSA掺杂PAn/MMTNCs,在2~18GHz范围内具有微波吸收性能,在13~14GHz范围内反射损耗小于-10dB,在13GHz处的最大反射损耗为-10.3dB。美国等已经将其用作远距离加热材料,用于航天飞机中的塑料焊接技术。还把聚苯胺复合制成具有光学透明性雷达吸波材料,喷涂在飞机座舱盖、精确制导武器的光学透明窗口上,以减弱目标的雷达回波。 但PAn很难同时满足阻抗匹配和强吸收的特点,而将PAn与具有磁损耗吸波性能的磁性粒子复合后却得以实现,比如当纳米NiFe2O4晶体加入到PAn和石蜡的混合体系时,PAn/NiFe2O4和石蜡的复相粉体混合体系在测试频率范围内同时具有一定的介电损耗和磁损耗,并且其混合体系的微波吸收性能高于单独加入PAn时的微波吸收性能。 PAn因具有良好的导电性能,可作为“分子导线”使电子在生物活性物质与电极间直接传递,显著提高生物传感器的响应特性,从而制成无介体的第三代生物传感器,而且通过在合成过程中掺杂不同的阴离子,可以用于检测不同的分析对象。有人通过滴涂法组装了具有选择性多巴胺生物传感器,该生物传感器在中性下可检测出浓度为维生素C浓度1/5000的多巴胺。 还有人把聚苯胺的变色特性用于C辐射的探测,并通过对接受不同剂量辐射的聚苯胺薄膜的紫外-可见吸收光谱测定,确定了辐射剂量与吸收光谱之间的函数关系。 用聚苯胺制备导电纤维,不仅导电性优良持久,而且通过改变掺杂酸的浓度,很容易调节纤维的电导率,这是其它纤维所不具备的优良性质。在普通纤维中混用极少量的导电纤维,就能赋予纤维制品充分的抗静电性能,而且抗静电性能不会受到环境湿度的影响。有人对纤维进行氧化掺杂,制得的导电纤维的比电阻为1.05×10-2Ωcm。 制备方法主要有熔体纺丝法和原位聚合法。熔体纺丝法主要是采用聚苯胺本体纺丝或将聚苯胺与基体聚合物混合纺丝,其优点是制得的导电聚苯胺纤维有较高的电导率,但聚苯胺在普通溶剂中溶解性很差,可供选择的溶剂极少,因此在实际生产中有很大的限制。 原位聚合法又称现场吸附聚合法,用该法制备聚苯胺导电纤维时,聚苯胺的合成反应是在纤维的表面进行。基本流程是将基质纤维浸渍于苯胺溶液中,然后将带有一定量苯胺单体的纤维放入氧化剂及掺杂酸的反应浴中使苯胺氧化聚合,生成的导电聚苯胺附着在纤维表面。工艺流程分别为:1)漂洗→烘干→表面预处理或不处理→苯胺单体浸泡→聚合吸附→清洗→烘干;2)漂洗→烘干→表面预处理或不处理→氧化剂溶液浸泡→聚合吸附→清洗→烘干。电学稳定性受环境温湿度的影响。一般来说,需在织物的表面涂一层保护膜。其电导率随时间的延长具有衰减性,并且聚苯胺沉积在织物上粗细分布不匀,引起织物电导率不匀。 该法的麻烦之处是必须保证纤维对导电聚苯胺的有效吸附,对于结构疏松或吸水性较好的纤维比较容易,而对于涤纶等结构紧密吸水性差的纤维就很棘手。研究表明,无机酸掺杂聚苯胺导电织物的效果优于大多数有机酸,聚苯胺复合导电涤纶织物的导电性能受洗涤液酸碱度的影响,其中碱性洗涤液使导电性能降低 2 个数量级,酸性洗涤液使导电性能下降 1 个数量级,而且聚苯胺在涤纶织物表面具有良好的附着性,且空气稳定性好,但是盐酸由于分子质量小易发生脱掺杂行为,空气稳定性较差;因此盐酸掺杂聚苯胺的脱掺杂行为是聚苯胺复合导电织物电导率随时间衰减的主要原因。 有意思的是,原位聚合法中有研究表明,不一定是强氧化剂的氧化效果好,因为当采用过硫酸铵等强氧化剂时,氧化非常迅速,低聚物来不及向纤维渗透就进一步聚合并从溶液中沉淀出来。而弱氧化剂有效地控制了苯胺氧化聚合速度,使低聚物有充分的时间向纤维表面及内部迁移。控制氧化速度是保证纤维对聚苯胺有效吸附的关键。同时氧化剂浓度过高也不利于提高纤维的导电性能。 PAn与磁性粒子复合,可实现电、磁性能的复合,又可通过调节各组元的组成和结构实现对复合材料电、磁性能的调节,还可弥补无机磁性材料成型加工困难的缺点,还可以作为定向集热治疗肿瘤的医用材料使用。 PAn具有活性中心,可作为化学修饰膜材料,用贵金属微粒,比如Pd,修饰PAn,可做催化剂使用。这种高催化活性可能来源于PAn与Pd微粒的协同效应。 由于掺杂离子在聚苯胺分子链之间往往形成柱状阵列,随着掺杂浓度的提高,后继嵌入的掺杂离子可能进入此前形成的阵列或形成新的阵列,并导致大分子链相互分离。因此聚苯胺在不同氧化态下体积有显著不同,对外加电压有体积响应,可以用于制造人工肌肉。