1、 “国家大学生创新性实验计划 ”项目申请表项目名称： 含氟丙烯酸酯接枝木薯淀粉制备纸张施胶剂的研究 项目负责人： 王 雪 璐 学院年级专业： 轻工与食品工程学院 2006轻化工程 联系电话： 3895201； 15977754179 电子信箱： 指导教师： 朱 红 祥 指导教师所在学院： 轻工与食品工程学院 指导教师联系电话： 3275164； 13978154707 广西大学教务处制表填表日期： 2008 年 10 月 22 日一、基本情况项目名称 含氟丙烯酸酯接枝木薯淀粉制备纸张施胶剂的研究申请金额 10000 元 起止年月 2008 年 11 月至 2009 年 12 月负责人姓名 王
2、雪璐 性别 女 民族 汉族 出生年月 1988 年 3 月学号 0605100322 联系电话 宅：3895201 手机:15977754179指导教师 朱红祥联系电话 宅：3275164 手机:13978154707负责人曾经参与科研的情况 参与“超声波过程强化制备阳离子双醛木薯淀粉纸张湿强剂的研究”指导教师承担科研课题情况阳离子超声微皂乳液纸张氟碳防油剂的制备研究 广西青年基金高得率竹浆中木素和非木素组分的发色、返色机理与生物控制研究973 预研项目竹子化机浆发色机理及其抑制技术的研究 广西科学基金高配比蔗渣浆与竹浆配抄高档淋膜原纸 科技攻关蔗渣膨化制浆生产轻质高强蜂窝工业包装材料 科技攻
3、关指导教师对本项目的支持情况（含经费、设备、场地、时间等）本学院有该项目进行中，合成过程所需要的所有设备本项目检测过程需要的仪器可以在广西大型仪器协作网内进行，其经费可以从本课题组项目开出。指导教师将在本项目实施中全程指导。姓 名 学号 专业班级 所在学院 项目中的分工王雪璐 0605100322 轻化 06 轻工与食品工程学院 项目的组织协调何辉 0605100526 轻化 06 轻工与食品工程学院 反应装置安装聂双喜 0605100140 轻化 06 轻工与食品工程学院 反应过程检测项目组主要成员祝磊 0605100430 轻化 06 轻工与食品工程学院 产品的表征吉家凤 06051004
4、44 轻化 06 轻工与食品工程学院 应用研究二、项目研究的目的和主要研究内容项目研究目的以木薯淀粉为骨架,以含氟丙烯酸酯(AF-6)为单体,通过接枝反应制备淀粉基吸水树脂，以开发一种含氟丙烯酸酯接枝木薯淀粉制备纸张施胶剂的的方法。主要研究内容1）寻找简便快速的含氟丙烯酸酯接枝木薯淀粉的检测方法；2）对该反应的引发剂的种类及用量、反应温度、反应时间、单体配比等工艺影响因素进行单因素分析，找出对该过程影响较大的主要因素；3）利用正交分析，寻找最优化实验的工艺条件；4） 对合成的含氟基团接枝木薯淀粉纸张施胶剂进行应用研究。三、国、内外研究现状和发展动态随着全球经济的迅速发展，人们生活水平的提高，人
5、们对纸张的需求量也急剧上升，对纸张质量要求也极为苛刻。从我国国民经济的发展现状来看，我国人均用纸量也逐步增加，造纸工业中原有的施胶剂已不能满足社会发展的需要，因此纸业工业的发展急需在技术上的改造，利用现代科学造纸技术来代替传统的造纸技术，则需要开发一种使操作过程得以改善和节约成本及环保的施胶剂。而有机氟类防水防油剂用于造纸工业已经有几十年的历史，在国外，含氟化合物处理的纸张已经广泛应用在印刷、工业包装、食品包装和日常生活用品方面。我国在此领域研究较晚，而且由于聚合所用含氟丙烯酸酯单体的制备比较困难，国内市场的含氟单体以及聚合物大都依赖进口，因此限制了含氟防水防油剂的使用。经过共聚或复配改性后的
6、水性含氟丙烯酸酯聚合物乳液使用很低的浓度，就会起到良好的效果，并且还可与其他的施胶剂混合使用，有利于降低成本，很好的克服了上述的缺点。并且含氟丙烯酸酯易于粘贴在淀粉表面，利用化学方法使氟取代由D吡喃葡萄糖上的H，使抄出的纸在原质量上增加了耐热、耐侯、耐水、耐油，耐化学介质等优异的综合性能。淀粉是由D吡喃葡萄糖单元(AGU)组成的高聚糖,在表面施胶剂处理时, 为了增加淀粉摄取量，提高淀粉溶液的固含量，改善淀粉表面施胶效果，需要降低施胶淀粉的粘度。木薯是全球产量过亿吨的七大农作物之一，木薯是我国比较丰富而且价格比较低廉的资源。20世纪90年代以来，我国种植面积约600多万亩, 淀粉年产量增长很快，
7、已达700万吨以上，广西总产量占全国的70%， 而淀粉是目前表面施胶剂中应用最为广泛的品种之一，与其它表面施胶剂相比，淀粉衍生物作为表面施胶剂具有资源丰富，价格便宜，纯天然植物原料，无毒安全等独特的优势，作为变性淀粉的原料，木薯淀粉具有价格低廉及非淀粉杂质含量低，粘度高，糊化温度低，糊液稳定透明，成膜性好，渗透性等特性，完全可以代替价格昂贵聚乙烯醇施胶剂，因而木薯变性淀粉在价格和质量两方面竞争力强。淀粉的改性欧美国家走在前列。虽然我国淀粉资源丰富、价格低廉、而由于历史的原因、我国对淀粉改性和研究开发还相当落后，对接枝木薯淀粉的研究更少，所以研究开发这种产品具有重要的现实意义。四、项目的创新点和
8、特色创新点：以木薯淀粉为骨架,以含氟丙烯酸酯(AF-6)为单体,通过接枝反应制备淀粉基吸水树脂含氟丙烯酸酯与淀粉接枝共聚可制得既具有天然高分子又具有合成高分子双重特性的共聚物。特色：氟原子的电负性是所有元素中最高的，而半径又是除氢以外最小的，因此氟原子结合电子的能力很强，可极化率低。此外，含氟化合物的分子间凝聚力低，空气和聚合物界面间的分子作用小，表面能低，难于被液体或固体浸润或粘附，因此含氟化合物又具有很好的耐水、耐油及耐污性。将氟基团引入传统的丙烯酸酯类聚合物中，由于含氟侧链取向朝外，对主链和内部分子可形成屏蔽保护，因此可对丙烯酸酯进行改性，改性后的丙烯酸酯不仅保持了原有的成膜性好、网络结
9、构较为疏松的特点，还有效提高了聚合物涂层的化学惰性和防水防油的自洁功能。淀粉与改进后的丙烯酸酯接枝共聚可制得既具有天然高分子又具有合成高分子双重特性的共聚物，这种产物是一类新型的化工产品，可用作粘合剂、稠剂、絮凝剂、造纸施胶剂和助剂以及可供生物降解的塑料制品等。如果能把含氟基团接枝到木薯淀粉来制备纸张施胶剂，那么纸张施胶剂的性能讲得到很大提高而且带来的经济效益是巨大的。长期以来, 价格低廉的改性淀粉一直占据国内天然高分子类表面施胶剂的首要地位，木薯是广西的特色资源，将价廉、来源广的天然淀粉与应用性能优越的且具有一定优良特性的含氟基团结合在一起, 取长补短, 从而提高天然聚合物的使用价值及扩大应
10、用范围；从而降低生产成本，对我区造纸工业采用先进技术，降低成本，提高质量，迎接国际竞争具有重要的意义。五、预期成果和拟解决的关键问题预期成果开发一种含氟丙烯酸酯接枝木薯淀粉制备纸张施胶剂的的方法；发表论文 12 篇（省级刊物以上）锻炼学生使其具备步的科研能力，培养学生的动手能力和创新意识，增强其综合素质。拟解决的关键问题寻找简便快速的含氟丙烯酸酯接枝木薯淀粉的检测方法，使得在寻找最佳接枝的工艺条件时能迅速高效地对其进行评价；六、项目研究进度安排 （本项目计划在一年内完成，研究进展如下：）2008 年 11 月2009 年 12 月，查阅资料，书写实验方案。2009 年 1 月2009 年 4
11、月，含氟丙烯酸酯接枝木薯淀粉的检测方法研究2009 年 5 月2009 年 6 月，含氟丙烯酸酯接枝木薯淀粉的单因素研究2009 年 7 月2009 年 8 月，接枝木薯淀粉的正交因素研究2009 年 9 月2009 年 12 月，分析评价实验结果，总结工艺。七、已有基础1. 与本项目有关的研究积累和已取得的成绩在进行本研究之前接触了一些有关施胶剂的课题，参与了超声波过程强化制备阳离子双醛木薯淀粉纸张湿强剂的研究。所在学科具有一支结构合理、学历和学术水平较高、科学研究和技术开发能力较强、产业化经验丰富的研发队伍，同时广西大学轻工与食品工程学院相关的工作基础和较好的实验研究条件，能够随时提供技术
12、支持。指导教师指导本科创新实验获得自治区一等奖，全国“挑战杯”三等奖的好成绩，积累了较丰富的经验。2. 已具备的条件，尚缺少的条件及解决方法本学院有该项目进行中，合成过程所需要的所有设备。本项目检测过程需要的仪器可以在广西大型仪器协作网内进行，其经费可以从本课题组项目开出。八、经费预算阶段下达经费计划（元）开支科目 预算金费（元）主要用途 前半阶段 后半阶段预算经费总额 10000 5000 5000实验材料费 4000 化学药品 2000 2000科研业务费 3000 测试费用 1500 1500仪器设备费 2000 设备改装及耗材 1000 1000资料费 1000 资料检索、复印、 论文发表费用 500 500学校批准经费九、指导教师意见如获资助与立项，我将严格执行学校的各项规定，并在人力、物力、工作时间等方面给予课题组充分的支持，以确保课题研究工作的顺利实施。同意申报。签字： 日期：十、院系意见 该项目对于提高广西特色作物木薯的附加值，提高广西的非木材纤维原料的价值产生较好的作用，有较高的理论价值和现实意义。研究所需的工作基础和实验研究条件成熟，指导教师有较丰富的指导创新实验的经验和水平。课题研究的内容丰富，研究方法和技术路线科学、研究组任务分配合理。建议给予资助。负责人签字： （盖章） 日期：十一、学校意见 负责人签名： （盖章） 日期：
