柠檬酸/SiO2/CMC纳米复合材料的研究开题报告

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1. 研究目的与意义

羧甲基纤维素（CMC）是天然纤维素经碱化、醚化等化学改性而得到的一种具有醚结构的纤维素衍生物，是应用范围最广的天然纤维素改性衍生物之一，它是水溶性的聚阴离子，分子链上的大量羧基可以成盐。纳米粒子改性的高分子纳米复合材料，综合了无机纳米粒子、高分子材料的优良特性，产生了许多多功能新型材料。纳米二氧化硅粒径小，具有良好的表面效应，常与高分子材料形成纳米复合材料，它自身也可作为材料的一部分起改性作用。柠檬酸二氧化硅都为较低廉易得的工业原料。本文探讨了用柠檬酸和纳米二氧化硅对CMC进行改性。由于纳米二氧化硅表面是亲水性的，这导致了它与有机高分子材料配合时相容性差，难分散，因此与聚合物复合时要利用表面活性剂、偶联剂等对其进行表面处理。

2. 国内外研究现状分析

羧甲基纤维素(CMC)是纤维素醚的一种，1921年德国人E.Jansen首先制得了羧甲基纤维素,自此以后CMC发展非常迅速,于二十世纪40年代在德国首先实现了工业化生产,如今其工业化己经得到迅速发展。它的分子式为[C6H702(0H)20CH2C00Na]n。目前,全世界纤维素醚年产量40万吨左右,其中CMC生产能力为27万吨左右,世界各厂家已生产出250种不同型号的CMC,应用于不同的工业和制造业部门。CMC在较发达国家均有生产,产量最大的是美国,其次是德国、法国、日本和独联体等国。

在我国CMC还是比较年轻的工业,近年来随着其它工业的发展和人民生活水平的提高,有较大的发展。目前我国年产量约3万吨左右,生产能力约为3.5万吨。我国CMC的产量占纤维素醚总产量的85%-90%。年消费量约2~8万吨,其消费构成大致为:日用化学品41%,油田开采25%,纺织18%,建材4%,造纸11.6%,其余(医药、食品等)0.4%,预测消费水平按年均9%的速度递增,我国至今没有万吨级大型装置,精制品产量不到总产量1%。应该看到,我国CMC工业的技术水平和世界先进水平相比还有很大差距,其应用范围、消费结构方面与国外的差距都较大。存在诸多问题例如许多领域还有待推广使用、己经应用的领域还未普及、生产工艺和装备还比较落后等等,这些都待我们力求解决。

3. 研究的基本内容与计划

2016.02-2015.03 整理资料，研究合成改性方法，准备原料

2016.03-2016.04先采用溶胶-凝胶法来制备纳米氧化硅溶胶，然后采用sio₂溶胶和柠檬酸对cmc进行杂化改性

4. 研究创新点

近年来保护地球生态,减少白色污染,发展绿色化工,成为人们非常关心和重视的话题。因此对以纤维素为代表的多聚糖天然高分子进行接枝共聚改性,具有深远意义。柠檬酸，SiO2都是极易获得的化工原料，低廉且改性过后性能较佳。经过接枝改性后的CMC在石油钻井和采矿工程、纺织工业、造纸工业、涂料工业、日用化工产品等方面应用范围将极其广阔圈,CMC在未来将会具有更广阔的开发与利用前景。