1、毕业设计(论文)开题报告题 目: 二甲基乙醇胺丙烯酸酯的合成与聚合研究 院系名称：材料科学与工程 专业班级： 高材0602班 学生姓名： 郭 凯 华 学 号： 20064920704 指导教师： 程 文 喜 教师职称： 讲 师 2010年 03 月18日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）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，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或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）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成
2、后应及时交给指导教师签署意见。3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）。4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2006年11月20日”或“2006-11-30”。毕业设计（论文）开题报告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写20004000字左右的文献综述：文 献 综 述甲基丙烯酸二甲胺基乙酯( Methacrylic acid 2-（dimethylamino)ethyl
3、 ester,简称DMA EMA ) 是一种含有强碱性氨基和可聚合的乙烯基的、应用非常广泛的甲基丙烯酸类功能单体。因为甲基丙烯酸二甲胺基乙酯分子中含有强碱性胺基和活泼的双键 ,所以可进行均聚、共聚、季铵化为主的各种化学反应 ,在水处理剂、造纸助剂、医药、涂料等方面具有广泛的用途 ,也是生产阳离子型和两性离子型聚合物的重要原料之一。尤其是分子中含有叔胺基 ,使其具有还原剂和活性单体的双重作用，并可以通过季铵化得到阳离子功能单体 ,同其他单体共聚合得到的聚合物可用作钻井液处理剂 、强化采油驱油剂 、酸液稠化剂 、油田污水处理剂等在工业生产中非常重要，而且用量非常大的试剂。近年来，国内外研究人员在甲
4、基丙烯酸二甲氨基乙酯聚合反应方面进行了大量的研究，并取得了一些重大进展 。在对其进行研究的过程中，研究人员普遍认为 DMA EMA 的各类聚合物作为功能性高分子具有良好的应用前景 ,应当深入研究.一、对甲基丙烯酸二甲胺基乙酯及其聚合物的研究1. 国外研究人员对 DMA EMA 研究的成果 Liu Ning 等1研究了辐射引发聚合 PDMAEMA 的方法,认为适宜的聚合温度为38 40 ,pH=2.5时，PDMAEMA 在水中有较好的溶胀行为 ,可以作为药物载体。在接枝聚合物的研究方面，Junfeng Zhang 等2用剪切力和原子力显微镜的方法研究了聚酯表面接枝 DMA EMA、AA 高分子（
5、离子型高分子）表面之间的静电作用,认为静电作用主要来自接枝高分子链之间的库仑力。Mathias Ulbrricht 等3研究了光引发 PAN 超滤膜接枝 PDMAEMA 等甲基丙烯酸酯聚合物的透水性能,为低堵塞超滤膜的研究提供了新的途径。 在DM 共聚 MMA 的研究方面，J.Varshosaz 等4用 MMA 与 DM 以二乙烯苯交联共聚,得到酸敏水凝胶,以水溶性药物氨基比林为例研究了在不同水溶液中药物通过该聚合物扩散的情况;D.Quintanar-Guerrero 等5以聚苯乙烯微粒作为种子,用种子乳液聚合方法合成了热敏性聚合物 PDM- 二甲基丙烯酸乙二醇酪,研究了其作为生物分子载体的可
6、靠性。同时研究了在胃液、唾液、肠液等的作用下,以DM-co-MMA 聚合电解质制成的憎水性生物黏合剂的性能 ,实验表明生物黏合剂作用来源于黏液素与凝肢体之间基团的静电作用。交联度越大,粘合力越大。2国内研究人员对 DMA EMA 研究的成果程振平,路建美 等6将水溶性单体 DMA EMA 用低温等离子体引发其水溶液聚合,考察了多种因素对聚合物产率的影响。实验结果表明:单体质量分数以 48.53%等离子体放电功率以100W为好;在实验范围内,随放电时间(065s)及后聚合时间(324d)的延长,聚合物产率增加。聚合反应对溶剂具有较大的选择性,其中以水溶剂效果最佳。另外,聚合物具有较大的吸水能力（
7、100g/ g）。还研究了聚合物水溶液的流变性能,认为聚合物的水溶液在一定浓度下具有假塑性。在天然高分子接枝聚合物方面，谭业邦 等7制备了羧甲基纤维素钠接枝丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲胺基乙酪盐酸盐共聚物 CGAD ,用红外光谱和元素分析对其织成进行了分析。用浊度法测定了它的溶解性 ,实验发现 CGAD 具有两性聚合物的特征 ,有等电点存在。用粘度法测定了其水溶液的粘度行为 ,发现温度升高或溶液老化部使溶液的特性粘度降低 ,外加盐浓度在一定浓度时特性粘度出现最大值。此外 ,CGAD 水溶液在纤维素酶的存在下能够降解。另外 ,还用过硫酸铵 APS 和四甲基乙二胺氧化还原引发体系合成了羧甲基纤维素接枝
8、甲基丙烯酸二甲胺基乙酪两性共聚物 CGD ,研究了反应温度、pH、原料羧甲基取代度、引发剂用量、反废物料配比和外加盐对接枝共聚的影响。张黎明 等8将甲基丙烯酸二甲胺基乙酯与氯乙酸钠反应制得一种甜菜碱型两性单体DMAC。研究了硝酸饰铵 - 乙二胺四乙酸氧化还原体系引发 DMAC与羟乙基纤维素的接枝聚合反应 ,着重探讨了反应温度、时间、单体浓度及引发剂组成对接枝共聚的影响。当反应温度在 30 40 、时间为 6h,CAN 和 EDTA 浓度各为 5.0 10-3mol/L 时 ,该接枝反应较为理想。在 DM 共聚 AA 的研究方面，路建美,朱秀林 等9以 DM 和丙烯酸 AA 为单体,N,N- 亚
9、甲基双丙烯酰胺为交联剂,偶氮二异丁腈 AIBN 的丙酮溶液为引发剂,利用微波照射等离子体引发进行水溶液聚合,制得两性高吸水性树脂。研究了共聚物的吸液性能与共聚单体组成、反应液 pH 值、交联剂用量、引发剂用量诸因素的关系。所制得的树脂吸水率达 1060g/ g,对 50%的甲醇水溶液的吸液率达280g/ g,对 0.9%的盐水溶液的吸液率为 170g/ g;采用等离子体引发方法制取高吸水性树脂的单体总转化率在68%以上,同时树脂的吸液能力明显比热聚合法制得的要高。此外,该课题组还采用低温等离子体分别引发 DM 与 AA 进行水溶液共聚合,制得了吸水率达 1100 g/ g、吸甲醇率达 46g/
10、 g、吸乙二醇率达137g/ g的高吸水性树脂。考察了聚合条件对树脂吸水性能的影响,得出最佳实验条件为:后聚合时间=174h,放电时间=30s,放电功率=100W,w（DM+AM）=44.O%,m （DM）:m（AM）=4:1。3.随着对甲基丙烯酸二甲胺基乙酯及其聚合物的研究工作的深入，国际各国之间的交流也不断深入，并在对甲基丙烯酸二甲胺基乙酯及其聚合物的研究方面取得了许多成就。 例如：在对 DM 共聚 AM 的方面，Sun Hang Cho 等10合成了 DM 共聚 AM ,研究了其热敏溶胀行为;王雅琼 等11探讨了 AM-DM 共聚合时引发剂、单体浓度及温度对分子量的影响,进行了絮凝实验,
11、该絮凝剂可以使溶液透光率达到90%以上;Yuk,S.H.a 等12 研究了 AM-DM 共聚物的热敏行为,认为氢键对临界溶解温度LCST的影响较大；王凤艳 等13则研究了 AM-DM 的硫酸盐的水溶液聚合,进行了絮凝实验,认为该聚合物有良好的絮凝性能;徐东平 等14以 AM、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯氯甲烷盐、聚醚分散剂等为原料,采用乳液聚合法,合成出了一系列 AM-DMC 阳离子共聚物乳液,测定了乳液的粘度与稳定性,找出了合成AM-DMC阳离子共聚乳液的最优配方和条件。把AM-DMC阳离子共聚乳液加到废纸浆中,测其打浆度与留着量等,当 AM-DMC乳液用量为0.1%时,其助留助滤效果最好。在 D
12、M 共聚其它单体的研究方面，Tamar Traitel 等15研究了在羟乙基甲基丙烯酸酯和 DM 共聚物 HEMA-co-DM 的控制下,葡萄糖响应型胰岛索释放血糖的情况,认为该物质可以有效地控制血糖水平。俞二传 等合成了 DM ,采用水溶液沉淀聚合法制备 PDM-co-PAN 共聚物 ,探讨了 DM 与 AN 共聚时,引发剂种类及用量、单体加料方式、聚合反应温度、无机酸等对聚合反应的影响,为制备 PDM-co-PAN 共聚物提供了可行、实用的工艺路线。陈尔凡 等16以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯溴代乙烷 MAEB 或丁烷 MABB 季胺盐与苯乙烯（St）为单体,采用溶液白由基共聚合方法,合成了一类
13、新型阳离子两亲共聚物,详细地研究了聚合条件及共聚物的溶解性,用线性化 YBR 法分别求得 MAEB/St 和 MABB/St 的单体竞聚率,r =0.44,fS1=0,15,r =0.66,r =0.36;王勇 等17通过环氧树脂 EP 固化过程的红MABB MABB St外谱图分析了在预聚 DM 的作用下 EP 固化反应历程,认为温度是决定 EP 固化反应的主要因素。孙建平 等18采用自由基引发聚合的方法,分别制备了含叔胺基的共聚物 PC 等,用 TGA 测定其热行为,探讨了聚合物结构及电荷密度对高聚物热稳定性的影响;Chil-Wonlee 等19由聚合电解质乙烯基节基氯化三苯基磷 VTPC
14、 和交联的 DM 制成湿敏聚合电解质膜,研究其阻抗,阻抗范围为 107103V。聚合物浸湿后阻抗变化较小。在对 DM 的二元共聚物的研究方面，周智敏 等20以 (NH4)2S2O8-Na2SO3 为氧化还原引发体系,用种子与无种子半连续乳液聚合两种万法,于4565进行MMA-EA-DM三元乳液共聚合。结果表明采用无种子半连续乳液聚合法所得乳液稳定性好,其转化率可达 99%,共聚物的特性粘数为 4.12dL/ g。对共聚物进行IR、HNMR的研究,结果表明由于单体DM溶于水,三元乳液共聚合时,基本上合成的是三元共聚物,其组成比为1:1:0.75 （mole）,有极少部分的DM的均聚物或者是富集D
15、M的共聚物生成,其摩尔百分数为3.6%。透射电镜显示,随着DM含量增加,胶乳粒径随之变大。同时还发现聚合速率随DM单体浓度增大而增大,并且研究了聚合温度对聚合转化率的影响。Zhang-QingYu 等21以一步法和半连续乳液聚合方法合成了三元聚合物 PMMA-BA-DM,研究了乳化剂种类和浓度、聚合温度、官能单体含量和乳化单体进料方式及进料速率对聚合体系稳定性的影响。试验结果表明 ,对含有氨基官能单体的共聚合体系 ,合适的乳化剂体系只能通过聚合稳定性试验确定 ,单体乳化稳定性试验并不能提供有价值的信息。试验结果还表明 ,官能单体甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的含量对聚合体系稳定性没有明显的影响 ,乳化
16、剂用量增加、聚合温度降低、乳化单体进料速率减慢均有利于聚合体系的稳定。半连续乳液聚合比间歇乳液聚合更易得到稳定乳液 ,而种子和无种子半连续聚合过程的稳定性相似。张志斌 等22以 VAc、MMA 和DM 为原料,采用无乳化剂乳液聚合法合成出了一系列 VAc-MMA-DM 阳离子共聚物乳液,测定了此乳液的转化率和稳定性,找到了合成最稳定且转化率最高的 VAc-MMA-DM 阳离子共聚物乳液的配方和条件。由电镜测得此乳液为球形粒子,粒径约为o.1 m。将 VAc-MMA-DM 阳离子共聚物乳液加到竹浆或纸浆中,通过对纸张的环压强度、耐破度、撕裂度等的测定,发现当乳液的用量为1.0%时 ,其增强性能最
17、好。Vassilev,Krassimir 等23由DM、氧化乙烯、乙烯基嘧啶合成了含季铵盐基团的三元共聚物,研究了其在苯乙烯环氧化反应中的催化活性。二、目前甲基丙烯酸二甲胺基乙酯及其聚合物的应用通过国内外学者对甲基丙烯酸二甲胺基乙酯及其聚合物的不断研究，目前发现甲基丙烯酸二甲胺基乙酯可用作非水分散性抗静电剂、含氯聚合物稳定剂、乳化剂、阳离子沉淀剂, 但主要用于制备高分子絮凝剂。DMA EMA 分子内有双键, 可用作高分子材料的接枝剂, 以改善高分子材料的性能, 还可增强高分子材料的抗静电性。此外,DMA EMA 的分子中还含有叔胺基,。用其与过氧化物组成氧化还原体系作为室温双组份快速固化胶的引
18、发体系, 或用其与光敏剂组成光照聚合的引发体系, 可用于涂料、胶粘剂、医用粘结剂和补牙材料上而甲基丙烯酸二甲胺基乙酯经季铵化后与丙烯酰胺共聚制得的聚合物, 可用于污水处理、造纸、纺织、石油开采等。甲基丙烯酸二甲胺基乙酯的聚合方法，主要集中在水溶液聚合、乳液聚合等方面,聚合引发方式有氧化还原等化学引发和微波辐射、等离子体引发等物理方法引发,得到的聚合物具有功能性高分子的特征,可以用于絮凝、吸附、纸张增强、生物医药、超滤、传感、催化等领域。今后,随着对 DM 聚合机理及其聚合物应用研究的不断推进,DM 聚合物必将具有广泛的应用前景。参 考 文 献 1 Liu Ning , Yi Min ,Zhai
19、 Naolin ,et al . Radiation synthesis and characterization of poly DMAEMA hydrogel J . Radiation Physics and Chemist ry ,2001 , (61) :69273. 2 junfeng Zhang ,jiangning Chen ,Yoshito lkada. Adhesion in water between ionic polymer surfacesJ . Applied Surface Science,1998 ,134 :1162124. 3 Mathias Ulbric
20、ht . Klaus Richau ,Helmut Kamusewetz. Chenically and morphologically defined ult rafilt ration membrane surfaces preparde by heterogeneors photo-initiatde graft polymerization J . Colloids and Surfaces A : Physicochemical and Engineering Aspects ,1998 ,138 :3532366 4 J Varshosaz ,M Falamarzian. Rese
21、arch paper Drug diffusion mechanism through pH2sensitive hydrophobic/ polyelect rolytehydrogel membranesJ . European journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics ,2001 , (51) :2352240 5 D Quimtanar-Guerrero , R Villalobos-Garc , E Alvarez-Col J ,et al . In vit ro evaluation of the bioadhesive prope
22、rties of hydrophobic polybasic gels containing N ,N-dimethylaminoethyl methacrylate-comethyl methacrylate J . Biomaterials ,2001 , 6 程振平 ,路建美 ,朱秀林 ,等.等离子体引发甲基丙烯二甲氨基乙酯的水溶液聚合J .化学世界,2000 , (10) :5212524. 7 谭业邦 ,张黎明 ,李卓美.两性纤维素接枝共聚物的研究 I :两性共聚物的合成J .中山大学学报 (自然科学版) ,1998 ,37 (3) :87289. 8 张黎明 ,谭业邦 ,李卓美.两
23、性纤维素接枝共聚物的研究 I :两性共聚物的合成J .中山大学学报 (自然科学版) ,1998 ,37 (3) :87289. 9 路建美 ,朱秀林 ,程振平 ,等.等离子体引发甲基丙烯二甲氨基乙酯的水溶液聚合J .化学世界,2000 , (10) :5212524. 10 Sun Hang Cho ,Mu Shik jhon ,Soon Hong Yuk. Temperature-sensitive swelling behavior of polymer gel composed of poly(N ,N-dimethylaminoethyl methacrylate) and its c
24、opolymer J . European polymer journal ,1999 , (35) :184121845 11 王雅琼 ,王葆仁.有机合成反应 (下册 ) M . 北京:科学出版社 , 1985 . 12 Yuk S H ,Cho S H ,J hon M S. Tenperature-sensitive swelling behavior of polymer gel composed of poly (N ,N-dimethylaminoethyl methacrylate) and its coplymersJ . European Polymer Joumal ,19
25、99 ,35 (10) :184121845. 13 王凤艳 ,朱明. 无取代或取代的丙烯酸烷基酯的制备方法:CN, 1401628 P . 2003 . 14 徐东平 ，吴越.催化化学 M .北京:科学出版社 , 1998 . 15 Tamar Traitel ,Yachin Cohen ,Joseph Kost . Characterization of glucose-sensitive insulin release systems in simulated in vevoconditions J .Biomaterials ,2000 , (21) :167921687. 16 陈尔
26、凡 ,马占镖.甲基丙烯酸酯树脂及其应用M .北京:化学工业出版社,2002 : 3312332. 17 王勇 ,卓仁禧 ,王路.甲基丙烯酸二甲氨基乙酯合成方法的改进J .化这试剂,1999 ,21 (6) :373. 18 孙建平 ,张金枝 ,何雄军 ,李小琴 ,等.甲基丙烯酸二甲胺基乙酯的合成 J .胶体与聚合物 , 2003, 21 (3) : 10 - 20 . 19 Chil-Won Lee ,Hee2Woo Rhee ,Myoung-Seon Gong . Humidity sensitive propetties of copolymets containing phosphoni
27、umsaltsJ . Synthetic Metals ,1999 , (106) :1772182. 20 周智敏 ,孟兆云 ,许振举 ,郭卫东 ,等.石油化工生化污泥的絮凝脱水试验 J .齐鲁石油化工 , 2001, 29 (2) : 114 - 115 . 21 Zhang-QingYu ,Ivan Pantchev ,Rumiana Velichkova ,Lako Lakov ,et al . Amphiphilic polyelect rolyte networks derived from 2-oxazolinesJ .Polymer ,1998 ,39 (26) :708927
28、097 22 张志斌 ,张凤英 ,杨光 ,刘延彪 ,等.高温高盐油藏用化学驱油剂的研究 J .精细石油化工进展 , 2005, 6 (5) : 8 - 12 . 23 Vassilev , Krassimir,Akimitsu Kugimiya , Toshifumi Takeuchi . Application of indoleacetic acid-imprinted polymer to solid phase ext ractionJ .Analytica Chimica Acta ,1999 , (395) :2512255 毕业设计（论文）开题报告本课题要研究或解决的问题和拟采用
29、的研究手段（途径）：一、 本课题要研究或解决的问题甲基丙烯酸二甲胺基乙酯(DMA EMA ) 是一种应用非常广泛的功能单体, 但现在对甲基丙烯酸二甲胺基乙酯及其聚合物的研究工作仍在不断进行，并不断取得新的进展。本课题研究主要的目的是：1.合成出丙烯酸二甲胺基乙酯（DMA EA）2.引发DMA EA聚合得到聚丙烯酸二甲胺基乙酯3.对聚合物进行表征二、 拟采用的研究手段目前丙烯酸二甲胺基乙酯的合成方法主要是酯交换法和酰氯法。酯交换法多采用碱金属的烷氧基化合物作催化剂,对苯二酚作阻聚剂;酰氯法是由丙烯酸酰氯与二甲氨基乙醇反应制取 ,反应条件温和,有效地避免了聚合反应的发生 ,但反应过程中会产生氯化氢,需加入碱性物质如乙胺等作为缚酸剂吸收。从以上两种合成方法的分析及本课题要研究解决的问题来看，本课题采用以丙烯酸酰氯和二甲基乙醇胺为原料，用酰氯法合成丙烯酸二甲胺基乙酯（DMA EA），并用辐射引发DMA EA进行自由基本体聚合的方法，合成丙烯酸二甲胺基乙酯，最后对聚合物进行表征。 毕业设计（论文）开题报告指导教师意见：1对“文献综述”的评语： 2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 程文喜 年 月 日系（教研室）审核意见： 负责人： 年 月 日
