云南省大学生创新创业训练计划项目立项申请表模板Word格式.docx
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人
姓 名
郭恺辰
性别
女
民族
汉
出生日期
1992年12月
所在学院
化学科学与工程学院
专业、班级
应用化学，2011级
项目名称
核壳结构ACR的合成基础研究
通讯地址
云南大学呈贡校区楸苑一栋A210室
电话
********
项目类别
■创新训练 □创业训练 □创业实践
项目周期
2年
所属学科专业
申请人参加科研的经历
自何年月
至何年月
参加的项目
担任的工作
2012.3
2013.9
中国宋庆龄基金会-“星巴克大学生环保践行者项目”
数据处理
项目组其他成员（不超过5人，不包括申请人和指导教师）
年级
专 业
分 工
签 名
刘雪怡
2011级
化学科学与工程
应用化学
橡胶籽油聚合
李雪娇
化学
吴国溶
男
进行测试以及药品采购
二、拟申报项目情况
（一）项目介绍
（研究目标、研究背景及现状、工作原理和方案设想、计划进度安排等）
一、背景及立项依据
PVC,全名为Polyvinylchloride,主要成分为聚氯乙烯，它是世界上产量最大的塑料产品之一，价格便宜，应用广泛，聚氯乙烯树脂为白色或浅黄色粉末。
根据不同的用途可以加入不同的添加剂，聚氯乙烯塑料可呈现不同的物理性能和力学性能。
在聚氯乙烯树脂中加入适量的增塑剂，可制成多种硬质、软质和透明制品。
PVC可分为软PVC和硬PVC。
其中硬PVC大约占市场的2/3。
硬PVC不含柔软剂，因此柔韧性好，易成型，不易脆，无毒无污染，保存时间长，因此具有很大的开发应用价值。
本次我们所进行的实验即为加入ACR改变硬PVC的性能，增加其的韧性。
因此我们觉得本实验的可行性很高，具有很大的市场价值。
从近十年来看，PVC占市场份额很大。
从2000年开始，很多企业家关注PVC行业。
2003年反倾销的成功为国内PVC企业打开了发展的市场空间，提供了发展的良机。
2005年，在中国PVC产量由第三位跃居为第一位。
2000-2010年是中国PVC产业快速成长的1年，行业走完了产业快速成长期的重要阶段，将会逐渐步入产业的成熟期。
中国的PVC市场需求会不断增长，PVC树脂在国民经济中仍然具有不可替代的作用。
[1]因此，可以说生活少不了PVC，在中国也必不可缺少！
增加PVC的性能，在如今的市场中价值由此可见。
本次我们进行的实验原理为将ACR加入PVC里使其韧性增加。
ACR，即丙烯酸酯类抗冲型改性剂，是一种以聚丙烯酸丁酯（PBA）交联体为核、外层接枝聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）并具有核壳结构的共聚物。
抗冲型ACR的增韧效果取决于其核壳结构。
PVC基体的塑性形变、ACR与PVC的相容性、ACR在PVC中的分散形态也是影响PVC增韧效果的因素。
[2]我们拟将橡胶籽油的提取物制成ACR加入PVC中，以达到改变PVC的性能。
橡胶籽是天然橡胶种植业的副产品之一，资源丰富而价廉，除用于橡胶的繁殖育种外还具有很高的开发利用价值，是橡胶种植业的一笔巨大财富。
本实验用橡胶籽油不仅实际划算且未来的作用前景很好。
二、本项目的研究内容为
1）以提炼出来的橡胶籽油为主要原料，采用常规自由基聚合技术将大量橡胶籽油与少量PVC具有优良相容性的单体（如甲基丙烯酸甲酯等）及具有高聚合活性的单体（如苯乙烯）进行接枝共聚，并通过调节单体比例获得以橡胶籽油为核而共聚单体为壳的核壳结构大分子塑化促进剂及增韧剂[9,13]；
2）将纯化处理后的橡胶籽油中的不饱和双键卤素化，以获得原子转移自由基活性聚合（ATRP）所需的引发剂。
然后再在催化剂（如卤化亚铜）及配体（如联吡啶）作用下，通过ATRP技术获得基于橡胶籽油且具有更完善核壳结构和聚合物链的空间构筑可控的大分子塑化促进剂及增韧剂，并将其与常规自由基聚合所得产物的性能进行比较；
4）研究不同聚合方法（如悬浮、乳液、溶液）、共聚单体配比（核壳比）及聚合工艺（温度、引发剂用量等）对不同聚合机理（常规自由基聚合及ATRP）条件下橡胶籽油基大分子增塑剂、塑化促进剂及增韧剂产率、分子量及其分布、耐寒耐热性能、分子链空间堆砌及微观形貌等的影响，以获得能科学指导生产的基础数据。
三、研究目标
1）通过常规自由基接枝共聚合技术获得基于橡胶籽油的大分子塑化促进剂及增韧剂；
2）通过ATRP技术获得基于橡胶籽油且核壳结构可控的高效塑化促进剂及增韧剂；
3）掌握制备橡胶籽油基热塑性大分子材料的最优化聚合机理、方法及工艺，并获得能科学指导相关产品生产的基础理论。
四、本项目的研究方案为：
1）常规自由基接枝共聚法制备橡胶籽油基大分子增塑剂
1.1）以橡胶籽油、丙烯酸丁酯（BA）两种柔性单体及甲基丙烯酸甲酯（MMA）刚性单体为主要原料，在大量接枝型引发剂（过氧化二苯甲酰（BPO）、过硫酸钾（KPS）作用下，在低反应活性的橡胶籽油分子链上形成自由基，然后再通过丙烯酸酯类单体逐步滴加法控制接枝共聚反应，以获得目标产物[3-7]。
1.2）研究不同聚合方法（本体或溶液）、聚合温度（50~90℃内）、引发剂浓度（0.5~12%）、反应时间（6~10h）及共聚单体配比（橡胶籽油质量分数20~90%）对产物接枝率及接枝效率的影响，并确定获得最高接枝率及接枝效率的优化工艺条件。
1.3）采用凝胶渗透色谱（GPC）、差示扫描量热分析（DSC）及热失重分析（TGA）获得橡胶籽油基大分子增塑剂的分子量及其分布、玻璃化转变温度及热性能等微观分子结构信息。
2）常规自由基接枝共聚法制备具有核壳结构的橡胶籽油基大分子塑化促进剂及增韧剂
2.1）以橡胶籽油、苯乙烯基甲基丙烯酸甲酯为主要原料，采用乳液或悬浮聚合法制备橡胶籽油为核而甲基丙烯酸甲酯为壳的大分子塑化促进剂及增韧剂。
其中，在合成增韧剂时使用少量丙烯酸羟乙酯（HEA）及六亚甲基二异氰酸酯（HDI）对壳层进行交联，以提高其抗冲性能。
2.2）研究不同聚合方法（乳液或悬浮）、引发剂（过硫酸钾-亚硫酸氢钠氧化还原体系0.5~12%）、乳化剂（十二烷基硫酸钠及Co-436聚醚乳化剂复配体系2~10%）或分散剂（聚乙烯醇）及核壳比（对塑化促进剂而言其壳层质量百分比为40~60%；
对增韧剂而言其壳层质量百分比为5~30%）对共聚物转化率的影响，并确定获得高转化率的最优化工艺条件[11,12]。
2.3）采用DSC研究不同核壳比条件下所得橡胶籽油基大分子链段运动的微观情况；
采用TGA技术研究不同核壳比橡胶籽油基大分子的热氧稳定性，为其后续的热塑加工提供理论指导；
采用扫描电子显微镜（SEM）及摄透电子显微镜（TEM）研究不同核壳比橡胶籽油基大分子的微观形貌，并探索聚合工艺条件对核壳粒子微观形貌的影响[10]；
2.4）采用Haake转矩流变仪于100~180℃及30~60℃rpm条件下，研究不同核壳比橡胶籽油基核壳粒子自身的热塑加工性能，并获取不同核壳结构粒子的塑化时间、塑化扭矩、平衡扭矩等重要热塑加工信息。
3）橡胶籽油大分子塑化调节剂的ATRP接枝共聚
3.1）以橡胶籽油、甘油为主要原料，在过氧乙酸催化剂作用下将橡胶籽油中的不饱和双键羟基化；
然后再于三乙胺催化下讲溴代酰氯或酰溴与橡胶籽油分子链上的羟基进行酯化反应，从而获得ATRP所需的“大分子”引发剂；
最后再在催化剂溴化亚铜级及配体联吡啶作用下，依次将苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯聚合至橡胶籽油上，从而获得橡胶籽油为核而甲基丙烯酸甲酯为壳的大分子塑化调节剂。
3.2）研究不同核壳比（对塑化促进剂而言其壳层质量百分比为30~60%）对ATRP核壳粒子产率及稳定性的影响，掌握制备高产率ATRP核壳粒子的基本配比及聚合工艺。
3.3）采用DSC研究不同核壳比条件下ATRP接枝共聚所得橡胶籽油基大分子链段运动的微观情况；
采用TGA技术研究不同核壳比橡胶籽油基大分子的热氧稳定性；
采用扫描电子显微镜（SEM）及透射电子显微镜（TEM）研究不同核壳比橡胶籽油基大分子的微观形貌，并比较其与常规自由基接枝聚合所得核壳粒子间的差异；
探索在核壳结构粒子中，ATRP技术是否能有效降低PMMA壳层的用量，即大幅度增加橡胶籽油（核层）的用量，以提高橡胶籽油的使用率。
3.4）采用Haake转矩流变仪于100~180℃及30~60rpm条件下，研究ATRP所得不同核壳比橡胶籽油基核壳粒子自身的热塑加工性能，获得不同核壳结构粒子的塑化时间、塑化扭矩、平衡扭矩等重要热塑加工信息，并将其与常规自由基聚合所得核壳粒子的相关性能进行比较。
五、进度安排
1）2013年5月15日~5月31日：
开始进行有关文献的调查以及有关知识准备；
2）2013年6月~10月：
在实验室进行常规自由基接枝共聚法制备橡胶籽油基大分子增塑剂实验；
3）2013年11月~2014年1月：
在合成增塑剂的基础上，进行常规自由基接枝共聚法制备具有核壳结构的橡胶籽油基大分子塑化促进剂及增韧剂实验；
4）2014年1月~2014年4月：
在前两个实验结果基础上进行橡胶籽油大分子塑化调节剂的ATRP接枝共聚实验；
5）2014年5月：
进行对初期结果的汇总以及发表并参加学校中期检查
6）2014年6月~10月：
进行其有关的实验检测
7）2014年11月~2015年1月：
整理实验结果并写出有关论文投稿发表，且参与“云南高校青年学术科技节”。
（二）项目自我评价
（创新点、实现的可能性、可操作性、可能存在的问题等）
1.本项目的特色与创新之处
1）以橡胶籽油为主要原料，通过常规自由基及活性自由基聚合将橡胶籽有大分子化，并通过对其化学及空间堆砌结构的设计制得基于橡胶籽油的大分子塑化调节剂，有很强的原始创新性。
2）通过对橡胶籽油自由基接枝聚合的系统研究可获得准确可靠且又能指导实际生产的基础数据，为相关产品的工业化生产奠定基础。
3）与基于橡胶籽油的其他用途或产品相比，橡胶籽油的大分子化能显著提高其附加值，所得产品在聚氯乙烯（PVC）及聚氨酯（PU）建筑材料、油墨印刷及其他精细化工领域有较大的应用潜质，经济效益显著，能充分调动相关企业的生产积极性。
2.可行性分析
1）立项依据有坚实的理论余实践基础
本课题是在参阅大量相关文献并结合导师课题组前期可生物降解增塑剂、无苯无酮环保增塑剂及功能材料的研究基础上提出的基于橡胶籽油的新型大分子塑化调节剂的设计与合成方法。
该方法可有效利用我省特产的橡胶籽油并减少其运用在其他方面的污染浪费等问题。
一方面该技术的实施可减少橡胶籽油用于选矿剂而造成环境污染与浪费；
另一方面，与橡胶籽油基生物柴油相比，橡胶籽油的大分子化可显著提高其附加值，经济效益远远超过橡胶籽基生物柴油，能充分调动此类产品的生产积极性。
2）本项目的部分构想以通过导师前期设计的实验得到验证，且按此思路设计、合成的橡胶籽基大分子塑化促进剂已顺利通过了实际使用企业的吨级中试，各项指标完全符合相关产品国家标准。
3）导师具有扎实的相关工作基础及经验，部分相关研究内容已有相关文章发表。
组员平时学习认真，化学学科基础知识牢固，且对此研究有极大兴趣，希望在导师的指导下运用所学知识完成此项目。
相关实验设备齐全、实验技术成熟、实验结果可信、分析测试仪器齐全，可获得预期效果。
（三）预期成果
（成果的具体形式，如：
申请专利、公开发表论文、制作科技实物（含软件程序）等，可以同时有多种成果形式）
1）橡胶籽油的主要成分为脂肪酸三甘油酯，在分子结构中含有一般植物脂肪酸分子烯键和三个酯键和三个烃基。
通过常规自由基接枝聚合获得基于橡胶籽油的大分子塑化促进剂和抗冲击改性剂，并掌握聚合工艺对产物收率及其综合性能影响的基本规律，为产品的实际生产奠定基础。
2）在常规自由基聚合机理下，分别采用乳液聚合及悬浮聚合方法得到基于橡胶籽油且具有核壳结构的塑化促进剂和扛冲击改性剂，充分掌握不同的聚合方法、聚合工艺对橡胶籽油基核壳结构粒子综合性能的影响规律，提升对橡胶籽油大分子化及开发多领域用途的科学认识。
3）通过橡胶籽油的ACR技术，获得基于橡胶籽油的大分子塑化促进剂及抗冲击改性剂。
掌握ACR聚合工艺对核壳粒子稳定性及综合性能影响规律的同时，了解ACR及常规自由基聚合所得橡胶籽油基核壳粒子在微观形貌、热塑加工等性能方面的差异。
4）在国内期刊上发表研究论文1-2篇，锻炼自身能力。
5）通过此次实践增加对高分子聚合及改性方面的了解，深入了解行业前沿的发展方向及状况。
（四）参考文献
[1]BINGJuanlin&
LIChengzhi
ReviewonrapiddevelopmentofChin~SPVCindustryinthepast10yearsandanalysisonthetrendsintheyear2010
[2]李 远&
唐颂超&
张德震&
施英德
（华东理工大学1.石油化工学院,2.材料工程学院,上海 201512）
硬质PVC/ACR共混体系的增韧机理研究
[3]李晶.核-壳结构冲击改性剂ACR合成技术研究[J].聚氯乙烯,2007,10:
26-29.
[4]周丽娜.高抗冲ACR改性剂的合成及其对PVC的改性研究[D].青岛科技大学,2011.
[5]任济民,张宁,包永忠,黄志明.以PVC为外壳层的ACR抗冲改性剂的合成及其对PVC的增韧作用[J].塑料工业,2011,02:
90-93.
[6]左常江,吕海金,石昕.多层核/壳结构ACR的合成与性能研究[J].塑料工业,2012,08:
96-98.
[7]林润雄.功能性核/壳结构ACR的合成研究与产业化[A].中国科学技术协会、吉林省人民政府.新世纪新机遇新挑战——知识创新和高新技术产业发展（下册）[C].中国科学技术协会、吉林省人民政府:
2001:
1.
[8]袁金凤,潘明旺,王小梅,丁凤祥,张留成.大粒径PBA/PMMA核壳型乳胶粒的合成、表征及其改性PVC[J].云南大学学报（自然科学版）,2005,S3:
511-515.
[9]佀庆波,张启忠,刘长玲,姚姗姗.ACR的组成对PVC性能的影响[J].吉林化工学院学报,2012,01:
16-18.
[10]张强.核壳结构分子筛合成、表征及应用研究[D].中国石油大学,2008.
[11]温卫东,张志锋,樊云峰.PVC用ACR冲击改性剂的研制和应用性能[J].精细石油化工进展,2001,02:
18-19.
[12]石变芳.新型多功能核壳结构复合材料的设计与制备[D].华东理工大学,2011.
[13]梁旭东,李晓晔,王文一.空心核壳结构纳米粒子的制备研究进展及应用[J].中国粉体工业,2006,01:
14-17.
[14]包永忠,翁志学,黄志明.ACR抗冲改性剂合成、结构及其对应用性能的影响[J].塑料助剂,2003,02:
18-23.
[15]张志毅,赵宁,魏伟,吴东,孙予罕.核壳结构和层状结构改性剂的制备及其对PC性能的影响[J].工程塑料应用,2005,03:
5-8.
三、指导教师简况及对申请人和申报项目的评价
王继亮
政治面貌
群众
年龄
30
最终学历
博士
职务
中职
职称
讲师
专业
高分子材料
研究方向
功能高分子
昆明市翠湖北路2号
邮编
650091
电子信箱（e-mail）
jlwang@
当前从事的教学、研究工作简介：
教学方面，目前主要承担化学学院本科生《物理化学实验》、《普通物理学》、《材料表征与分析》及《线性代数》的教学工作；
科研方面，目前在研项目包括国家自然科学基金——时间分辨红外光谱；
云南大学校级基金——废旧橡胶放的资源化和再利用；
柯美特建材有限公司功能材料研发中心及低成本核壳结构PVC专用抗冲改性剂在内的多项科研项目。
项目研发经费已超过200万元人民币，为相关企业带来较好的经济利益。
对申请人的专业基础、工作态度、学风及研究能力的评价：
郭恺辰及其所带领团队全体同学目前已完成所有基础课程的学习，且学习成绩优良，具有一定从事相关研发工作的基础。
团队成员工作态度诚恳、认真，且对相关课题具有强烈的求知欲与好奇心，具备完成本项目的基本条件。
对申请课题的价值、研究方案的可行性、工作基础等方面的评价：
橡胶籽油为云南省特有资源。
其目前的应用领域多局限于选矿，技术落后，经济附加值低下。
本项目拟分别采用环氧化及自由基聚合对橡胶籽油进行化学处理，从而得到高附加值的环氧橡胶籽油及高分子型塑化剂。
此类产品可广泛应用于PVC制品，如建筑、装饰等材料，应用前景广阔。
该类材料的前期研发对橡胶籽油系列产品的工业化具有重要的理论和实际意义，建议给以资助。
指导老师（签名）：
2013年5月8日
四、申请资助金额和经费预算
项目经费
资金总额及来源（单位：
万元）
共计
上级部门立项资助
学校配套经费
学院配套经费
2．0
1.0
预算支出科目
支出金额
预算根据及理由
1、测试费、分析费
0.70
产物的DCP、DSC、SEM、及TEM等的分析测试费用
2、图书、资料费
0.05
所购相关书籍及资料所需费用
3、小型会议
0.10
组员及导师交流学习所涉及费用
4、交通费
组员在呈贡校区及校本部往返车费及采购原料及某些仪器所涉及的交通费
5、实验材料费
0.60
实验所用橡胶籽油、化学试剂等的购买费用
6、参观考查费
到工厂中进行参观考察及试制所涉及费用
7、专家指导费
8、其他
0.35
与实验相关的水、电、气费用及反应釜和搅拌设备的购置及升级费用
总计
2.0
（注：
质量工程领导小组办公室将依据项目申请资助金额高低分批次评审遴选，且同一批次不合格项目不再进入下一批次遴选，请各高等学校对经费做合理预算）
五、审核意见
申请人所在学院审核意见：
该项目申报书中各项情况真实可信，经费预算合理，学院在经费和实验条件上将给与支持。
学院将负责各方关系，给课题组成员提供最大方便，保证课题顺利进行。
学院同意立项。
学院负责人签名：
学院公章：
2013年5月8日
学校审核意见：
该项目经我校大学生创新性实验计划专家委员会评审、论证，该项目难度适合本科学生，符合创新性实验计划的理念，同意推荐该项目立项。
如果该项目立项获批，学校将给予1:
1的经费配套支持。
学校负责人签名：
学校公章：
2013年5月8日
云南省大学生创新创业训练计划工作领导小组审核意见：
□同意该项目为云南省大学生创新创业训练计划资助立项项目，资助金额 元。
□不同意立项建设。
云南省大学生创新创业训练计划工作
领导小组办公室（高教处代章）
年月 日
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