大创申报书华东理工.docx

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大创申报书华东理工

项目编号

华东理工大学

大学生创新创业训练计划创新训练类项目申报书

项目名称

项目所属一级学科

化学工程与技术

项目负责人

项目组成员

指导教师

所在学院

化工学院

填报日期

2013.04.17

华东理工大学教务处制表

填表说明

一、本表要求按顺序逐项填写，项目要实事求是，讲究诚信，不能有雷同，表达要明确、严谨。

空缺项要填“无”。

一律用A4纸打印，于左侧装订成册。

二、申请参加本项目团队人数不得超过4人（1人为立项负责人，参与合作研究者1-3人）。

三、申请参加本项目的个人或团队必须聘请教师作为项目指导教师，并请指导教师在申请书上签名。

四、项目执行周期一般为1年半

五、本表由指导教师所在院系初审，签署意见后，一式三份（均为原件），由院系统一报送教务处教学质量保障办公室

一、项目基本情况

项目名称

天然长棉纤的化学改性及其高性能化

项目所属一级学科（哲学、经济学、法学、文学、理学、工学、医学和管理学中的一种或多种跨学科）

工学

项目来源

□学生自选课题☑导师科研项目

☑与专业实践相关□与课程设计相关

□与竞赛相关，如果是，请填写竞赛名称：

是否以USRP课题为基础□是☑否如果是，请填写USRP课题编号和名称：

负责人

姓名

学号

所在院系

专业

手机

E-mail

参与

组员

指导教师

联系电话

职务/职称

教授

主要研究方向

化学工程

二、项目申请理由

项

目

背景和

意义

（选题的来源，国内外同类研究工作的现状、方法、难点等，前期准备工作）

选题来源

下一代材料、产品、工艺是朝着可持续发展、生态工业、生态效益、绿色化学的方向发展。

由可再生的生物质原料生产的生物降解塑料和生物相容性复合材料被视为是非常有前途的材料，用它们可以来代替合成聚合物并减少全球对化石燃料的依赖。

据估计，世界消耗石油的速度是自然界生成它的100000倍。

随着全球环保意识的增强，社会关注度的提高，石油资源的枯竭，可持续发展概念的提出，新环保法的施行，人们开始寻找环境友好型的新产品和新工艺。

多糖是地球上最丰富的天然聚合物，结构多样并有令人难以置信的各种生物功能。

纤维素是地球上最多的一种多糖，是高等植物细胞壁中的主要物质，随着环境保护和生物相容性产品需求的不断增加，纤维素被认为是生产材料的一种取之不尽用之不竭的原料，每年可通过光合作用生成的400亿吨纤维素，除了由植物合成外，纤维素还可以由藻类、细菌、真菌和原生动物等合成。

由于其含量丰富，相对成本较低，以及其性能可以通过化学改性进行修改，纤维素成为商业上最为重要的多糖，纤维素及其衍生物应用范围非常广，每年销量在几千万吨以上。

在各种天然植物中，棉花是最纯的纤维素原料，其纤维素质量分数0.93kg/kg以上。

2012年全球棉花产量在1700万吨左右，我国棉花年产量约在600~700万吨，而新疆是我国最大的优质商品棉生产基地，产量已超过全国的三分之一。

新疆棉花区在20世纪90年代后发展迅猛。

包括新疆和河西走廊一带，种植面积稳中有升。

新疆棉花以纤维长、色泽洁白、拉力强著称，是我国最具有发展潜力的棉区。

新疆地区日照充足，早晚温差大，水土光热资源丰富，气候干旱少雨，种植棉花条件得天独厚，近几年棉花种植面积增加很快，所得到的原棉色泽好。

国内外同类研究工作的现状、方法、难点

目前工业上制备纤维素是以棉花和木材作为原料，从棉纤维中清除非纤维素杂质的精制过程通常包括下列几个步骤：

先将棉花在100℃以上与氢氧化钠溶液共煮，洗涤后用次氯酸盐溶液漂白纤维，再洗涤，然后再用盐酸或硫酸溶液处理，以除去灰分，最后用水洗涤。

这一精制纤维的方法各国都采用，似乎是一个通用的工艺过程，在这个工艺过程中，由于采用了高浓度的强碱溶液和高浓度的次氯酸钠溶液，会产生大量的废水，对环境造成污染，更重要的是，碱煮和漂白过程会造成纤维素的严重降解，使纤维素分子链断裂、聚合度降低，这样对于本来拥有高聚合度的原棉是一种极大的破坏，降低了纤维素的性能，不利于纤维素的下一步利用。

对聚合物而言，商业化应用和改性都需要将其熔融或使其溶解。

然而，纤维素在足够的氢键断裂前便已分解，使熔融过程变得不可能，因此，纤维素的利用只能通过溶解过程。

纤维素是一种半结晶的聚合物，它是由结晶区和无定形区组成的，具有非常稳定的氢键网络，这种氢键网络以及稳定的苷键使纤维素具有高度的化学稳定性、机械稳定性，同时使纤维素极难溶解。

若要溶解纤维素，则溶剂分子必须扩散进入并破坏有序的结晶区，许多溶剂仅能使纤维素溶胀，但它们并无法渗透进入结晶区。

因此，工业中大部分纤维素的反应均是多相过程。

目前，已有的纤维素溶剂体系有N,N-二甲基乙酰胺/氯化锂体系、离子液体体系等，都已在实验室研究中呈现出良好的溶解性能。

然而，这些溶剂体系仍存在着一些不足，例如溶解所需时间较长、溶剂无法有效回收利用、成本高等。

前期准备工作

通过阅读国内外文献，对棉花的预处理过程、纤维素的溶解过程、纤维素的反应过程等方面有了良好的了解。

并在此基础上，由原棉制得了纯度较高的纤维素，并制得了纤维素的溶液，可以进行纤维素的乙酰化反应得到醋酸纤维素，打通了整个实验流程。

目前正在纤维素的溶胀和沉析实验，为下一步深入考察纤维素的溶解反应过程打下良好的基础。

项

目

申请理由

（项目团队成员具备的知识基础、能力素养、兴趣特长和已参加的科研等条件）

1）知识基础：

团队成员均为化工学院大二学生，学习基础扎实，成绩优良。

主要已修必修课有：

高等数学，线性代数，大学物理，现代基础化学，分析化学，有机化学，物理化学，化工原理等。

2）能力素养：

作为工科学生，我们团队的成员具有较强的实验能力和动手能力，喜欢做实验和探索新的知识。

希望从本次大学生创新实践的实验中提高科研能力和解决分析问题的能力，以便日后进一步学习深造。

3）兴趣特长：

在学习之余不忘培养自己的艺术人文修养，团队中有两位同学会弹钢琴，两位同学酷爱手工制作和绘制艺术品。

项目负责人有丰富的社会工作经验，组织能力强、责任感强。

4）项目经历：

新型沥青乳化降粘剂的合成研究

项目开展情况：

预期开发出对沥青降粘效果好且乳液稳定性理想的新型沥青乳化降粘剂，项目仍在进行中，现已完成论文1篇。

三、项目研究内容

项目研究的主要内容及目标

（主要研究内容，重点和难点，研究思路和方法等）

主要研究内容

本项目主要研究主要分为以下几个方面：

（1）在棉花预处理过程中，优化处理条件，得到纯度较高的纤维素，并使纤维素的降解程度降到最低；

（2）利用超临界二氧化碳对纤维素进行溶胀，考察各个条件对溶胀效果的影响；（3）将纤维素溶解，并将纤维素溶液应用于膜的制备和纤维素乙酰化反应中。

重点和难点

本项目的重点与难点主要集中在以下几个方面：

（1）预处理过程中，纤维素的聚合度的控制；

（2）超临界二氧化碳对纤维素的溶胀效果；

（3）纤维素在溶剂体系中的溶解能力；

（4）反应后纤维素取代度的控制。

研究思路和方法

本项目的研究思路和方法如下：

（1）棉花的预处理过程

我们首先需要对棉花的组成进行分析。

其次，对棉花预处理过程中各个步骤所使用的试剂的浓度、处理的时间、温度等因素进行考察。

最后，还要对处理后纤维素的纯度、聚合度、各杂质的含量进行分析，以便判断最优的预处理条件。

（2）超临界二氧化碳对纤维素的溶胀过程

对超临界二氧化碳溶胀过程进行考察，通过SEM，XRD等分析手段对溶胀后纤维素进行表征，得到最优的溶胀条件。

（3）纤维素的溶解过程

选择合适的纤维素溶剂，对其溶解纤维素的能力进行考察，研究溶解过程的温度、时间等的影响，优化最佳的溶解条件。

（4）纤维素的均相乙酰化反应

在这部分，主要进行纤维素在均相体系中反应条件的优化，得到最优的反应时间、温度、酰化试剂用量、催化剂种类和用量等条件。

项目创新点

本项目的创新点如下：

（1）棉花的预处理过程：

低污染，低降解，高纤维素含量；

（2）采用超临界二氧化碳对纤维素进行溶胀；

（3）加快纤维素在溶剂体系中的溶解速率；

（4）得到具有特定取代度的纤维素衍生物。

四、项目进度安排

项目进度安排

（查阅资料、自主设计项目研究方案、实验研究、数据统计、处理与分析、研制开发、中期检查、填写结题表、撰写研究论文和总结报告、参加结题答辩和成果推广等）

2013年6月-2013年7月

进行相关文献的查阅，讨论制定项目研究方案；

2013年8月-2013年10月

进行棉花的预处理，并对得到的纤维素进行含量分析；

进行超临界二氧化碳对纤维素的溶胀实验，对结果进行表征；

2013年11月-2014年3月

进行纤维素的溶解实验，进行项目中期检查；

2014年4月-2013年9月

进行纤维素的乙酰化实验；

2014年9月-2014年11月

进行数据处理与分析，撰写相关专利与学术论文；

2014年11月-2014年12月

进行结题报告的撰写，参加结题答辩；

五、项目实施条件

项目实施的条件

和资源

（依托的科研或教学实验基地，实验仪器设备的配置，图书资料，实验或实践场地等项目实施的条件）

本项目已具备棉花的预处理过程、产物分析等条件，纤维素的溶液的制备条件，拥有超临界二氧化碳溶胀实验设备，可进行纤维素及纤维素产物的分离操作及膜的制备操作。

表征所用到的SEM、TEM、XRD、FTIR和TGA等仪器可在分析测试中心有偿使用。

图书资料等能够在学校图书馆购买的数据库中查阅下载。

六、项目预期效果及成果形式

项目

预期成果及其形式

（学术论文、竞赛获奖、专利申请、开发软件、研制产品、项目鉴定，推广应用等）

（1）对棉花进行预处理，得到纯度较高的纤维素，就此内容撰写专利一篇；

（2）采用超临界二氧化碳对纤维素进行溶胀，考察不同条件的溶胀效果，针对此部分结果撰写论文一篇；

（3）制备得到纤维素溶液，并合成具有特定取代度的纤维素衍生物。

结合专业学习的计划

（是否有进一步深造的想法？

如何通过参与项目研究加强专业学习，培养自身的实践能力、科研能力。

）

这次大学生创新实践是我们大学生涯里第一次能真正意义上摆脱课本的束缚，探索课本以外专业知识的综合性项目研究经历。

在项目准备的前期我们会查阅相关资料如高分子化学和物理方面的知识来弥补不足。

在项目进行过程中我们想通过实验、记录、分析到再次实验的过程，培养自己的科研能力，并加强对于专业知识的理解。

我们也会在完成实验研究和测试的同时，认真做好总结工作，学会查阅文献和资料的方法，锻炼自己撰写报告和论文的能力。

同时希望借此答辩的机会，锻炼自己的口才，与各位教授进行交流，为日后出国深造打下扎实的基础。

七、项目经费预算

项目经费使用计划

（包括大概支出科目（含配套经费）、金额、计算根据及理由，如果别的经费支持请说明）

实验阶段，共需经费10000元

材料费用4500元，包括原料棉花、实验药品的购买，以及实验用玻璃仪器的定制和购买；

分析测试费用4900元，包括TEM、SEM、XRD、FTIR、TGA等分析测试。

资料费600元，用于相关学习资料购买以及结题答辩资料的准备；

另拟申请一项专利

专利费用5070元，包括专利代理费4000元，申请官费、实质审查费1070元；

支出科目

金额（元）

计算根据及理由

材料费用

4500

原料棉花、实验药品的购买，以及实验用玻璃仪器的定制和购买

分析测试

4900

TEM、SEM、XRD、FTIR、TGA等分析测试

资料费

600

相关学习资料购买以及结题答辩资料的准备

专利费用

5070

专利代理费4000元，申请费、实质审查费1070元

八、指导老师意见

指导教师意见及指导计划

（指导教师指导项目实施的机会和安排，并从项目学科性、前沿性、可行性、研究性、可操作性和成效性加以评价）

本项目以我国产量丰富的棉花作为原料，最终制得具有优良性能的纤维素衍生物，选题具有前瞻性，可以解决我国能源、环保方面的问题，目标产物具有广泛的应用前景。

通过大量阅读文献和预实验工作，打下了一定的理论和实践基础，实验方案可行。

课题如获资助，我们将认真进行指导，定期讨论。

严格遵守相关关规定，督促项目负责人和项目组成员按照规定及时报送有关材料。

承诺保证项目的顺利进行，承诺本项目研究内容将不侵犯他人知识产权。

指导教师签字：

年月日

九、审查意见

答辩专家组意见

答辩专家组签字：

年月日

学院意见

教学副院长签字：

年月日

（学院盖章）

学校意见

负责人签字：

年月日

（盖章）

附：

华东理工大学“大学生创新创业训练计划”项目承诺书

为确保“大学生创新创业训练计划”项目的顺利实施，本项目承诺遵守以下条款要求：

1在项目实施的过程中遵守学校有关规定，恪守学术规范，真正做到诚实守信，实事求是；

2项目经费严格按学校“大学生创新创业训练计划”项目管理的有关规定执行，按照专款专用原则，保证项目经费的有效合理使用；

3接受学校及学院（系、部）对本项目的检查与监督；

4．保证研究项目的有顺进行，并按华东理工大学“大学生创新创业训练计划”项目管理办法的要求，接受学校的中期检查。

5按期完成研究项目并由负责人提交结题报告及有关研究成果、项目经费决算（含使用明细）、等材料，并且归还仪器设备、工具、资料等；

6因主观原因致使项目无法执行的，将根据实际情况退回全部或部分资助经费；

7研究成果如果需要按技术秘密进行保密的，项目负责人及指导教师应制定具体方案并报学校批准；

8凡研究工作有发明创造，经学校科技处审查符合条件的，可由科技处协助申报专利，以保护知识产权，维护学校的合法权益；

9本承诺书由本项目全体成员及指导老师签字并经教务处确认后生效，如有违反，愿承担相应责任。

项目成员（签字）：

指导教师（签字）：

年月日

说明：

本承诺书是华东理工大学“大学生创新创业训练计划”项目管理和经费划拨的依据。