毕业设计（论文）开题报告
题目 环氧基硅油改性壳聚糖的制备研究
专 业 名 称 应用化学
班 级 学 号 xxxxxxxx
学 生 姓 名 xxx
指 导 教 师 xxx
填 表 日 期 xxxx 年 xx 月 xx 日
一、选题的依据及意义：
（一）壳聚糖
壳聚糖又称壳多糖、甲壳胺，是甲壳素脱乙酰基的产物。甲壳素是一种结构类似纤维素的天然高分子化合物，在自然界中的含量仅次于纤维素。甲壳素大量存在于蟹壳、虾壳和节肢动物的外壳中以及低等植物菌、藻类的细胞壁中，是一种重要的自然资源。甲壳素经过浓碱处理即可得到不同脱乙酰度的壳聚糖。
壳聚糖可作为表面活性剂广泛地应用于纺织、印染、造纸、食品、环保、医疗及生物工程领域,被处理物可保持原有的优点,且根据不同助剂的技术要求,赋予被处理物优良的螯合性、成膜性、抗静电、保湿性等[1]。
壳聚糖是一种天然的阳离子聚合物，无毒、无害，安全可靠，易于生物降解，不污染环境，具有广泛的用途。自从1859年第一次发现壳聚糖以来，人们对壳聚糖进行了广泛地研究，取得了很大的进展。
（二）有机硅
有机硅材料是分子结构中含有元素硅、且硅原子上连接有机基团的聚合物。有机硅聚合物形式多种多样，按主链结构的不同可分为聚硅氧烷、聚硅氮烷、聚硅烷、聚硅碳烷等，其中聚硅氧烷是研究最多、应用最广的一类。按硅上有机取代基数目及分子量不同，聚硅氧烷可分为硅油、硅橡胶、硅树脂等。
有机聚硅氧烷是第一个在工业上获得应用的元素高分子，由于有机聚硅氧烷结构特殊，它具有很多优异的物理、化学性能，是高分子材料中性能独特的品种。有机聚硅氧烷自40年代商业化以来受到人们的广泛重视，近年来有机聚硅氧烷的发展十分迅速，一系列具有特种官能团(例如环氧基、乙烯基以及氨基等)、特殊结构(嵌段结构)、特种性能的改性聚硅氧烷相继在实验室合成并产业化，在保留了上述有机聚硅氧烷优异性能的同时又赋予其新的性能，包括可以采用低温辐射固化技术进行固化、与有机聚合物中官能团的反应性、对水及醇的相容性、易乳化性、赋予界面活性等。
有机硅表面活性剂与一般的烃类表面活性剂一样,具有润湿、分散、乳化、渗透及增容等性质,还因其具有低表面张力、生理惰性、耐气候性及耐高低温等特点,在纺织、化妆品、塑料、食品、橡胶、涂料、医药、石油化工等领域有着广泛的用途[2]。
当前，有机硅材料的研究和应用是功能高分子材科学研究的热点之一。有机硅在高分子材料科学中有着极为重要的作用。有机硅单体及其聚合物具有极低的表面能，其
Si-O键具有很高的键能、键旋转容易。这些特性赋予其优秀的耐水性、耐高低温性、耐候性、透气性。另外，有机硅具有良好的生物相容性和较低的毒性，因此在生物材料领域得到广泛的应用。用有机硅对高分子材料进行改性，能赋予改性材料诸多新性质。
（三）有机硅改性壳聚糖
壳聚糖具有复杂的双螺旋结构，且大分子链上分布着许多氨基和轻基，它们会形成分子内和分子间氢键，从而导致壳聚糖的结晶性较高，溶解性差，这极大地限制了壳聚糖的应用。因此改性其水溶性是壳聚糖研究的一个重要领域。壳聚糖的分子中存在羟基和氨基，两者都具有一定的活性，通过化学改性可在重复单元上引入不同基团，生成相应的衍生物。这样既可改善壳聚糖的溶解性能，同时又可赋予壳聚糖更多的功能。
壳聚糖由于具有很好的生物相容性、生物降解性和抗菌性，良好的通透性、吸附性，以及一定程度的力学性能，因而在众多的领域，尤其是在生物材料领域得到广泛的应用。但是，壳聚糖存在着脆性高、柔韧性差以及耐酸性差等缺点，大大限制了其应用。有机硅具有一系列优异性能，如较低的玻璃化转变温度，极好的耐高低温和耐氧化性能，低毒性以及良好的生物相容性等，特别适合用作生物材料。利用有机硅对壳聚糖进行改性是改善壳聚糖性能的一条重要途径。
目前，在有机硅改性壳聚糖方面，国内外的相关报道还不是很多。这主要是因为有机硅是一种憎水性的材料，而壳聚糖又不溶于水和大部分的有机溶剂，只溶于弱酸溶液，两者在溶液中的相容性很差，给研究带来了很大的困难。
有机硅具有良好的生物相容性，很好的柔韧性和耐热性，而且毒性极小。因此，在生物高分子材料方面得到较大关注。用有机硅对壳聚糖进行改性是改善壳聚糖材料性能的一条重要途径。有机硅的加入可以赋予材料更好的柔韧性和更高的耐热性，能够较大程度上改善壳聚糖材料脆性高、柔韧性差等缺点，值得深入的研究和探讨。
二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）：
（一）壳聚糖的化学改性方法及其衍生物的应用
酰化改性及其应用
壳聚糖的酰化改性是最早研究的改性方法。酰化反应既可以发生在羟基上，也可以发生在氨基上。早期的改性主要是在酰酐或酰氯中进行，酰化产物具有较高的溶解性，
但反应条件对产物性能及产率影响很大[3]。近年来发现甲磺酸也可与壳聚糖发生酰化，甲磺酸既是溶剂又是催化剂，因此反应在均相溶液中进行，酰化程度较高。
Felix等[4]用壳聚糖与异丁酸酐反应合成了具有热敏感性的N-异丁酰化壳聚糖水凝胶。Badawy等[5]用壳聚糖与酰氯反应合成了N，O-酰化壳聚糖(NOAC)。与壳聚糖相比，NOAC对两种植物病原体灰霉病菌和稻瘟病菌具有更高的抑菌活性，且抑菌效果随NOAC浓度而变。Tong等[6]通过壳聚糖与棕搁酰氯反应，合成了含有自由氨基的两性衍生物O，O-二棕搁酰化壳聚糖(DPCT)，然后经过戊二醛交联得到产物CDPCT。CDPCT在极性或非极性溶剂中对胆固醇都具有很好的吸附性，因此可作为胆固醇吸附剂应用于食品工业中。Badawy等[7]以硫酸为催化剂合成了取代度在0.02-0.28之间的O-酰化壳聚糖(OAC)。杀菌活性和杀虫活性研究表明，大部分OAC对灰霉病菌和稻瘟病菌的抑菌效果强于壳聚糖;OAC对斜纹夜蛾幼虫的生长具有更高的抑制作用，其中O-葵酰化壳聚糖的抑制作用最强。
近来，邻苯二甲酰化壳聚糖的选择性反应受到越来越多的关注。邻苯二甲酸酐与壳聚糖的不同官能团接枝，可获得不同结构与性能的衍生物。另外，用邻苯二甲酰基来保护官能团，可对壳聚糖进行选择性修饰。Liu等[8]首先将壳聚糖的氨基邻苯二甲酰化，然后在羟基上接枝聚己酸内酯，再脱去临苯二甲酰基得到了壳聚糖己酸内酯接枝共聚物。作为一种可降解的两性材料，该共聚物在生物材料方面有着广泛的应用。壳聚糖经氨基保护，然后与对乙酰氧基苯甲酰氯发生酰化，再水合肼去保护可得到对羟基苯甲酸壳聚糖酯[9]，产物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌活性大于对羟基苯甲酸庚酯，更优于壳聚糖。
羧甲基化改性及其应用
羧甲基壳聚糖是壳聚糖经羧甲基化后的一类重要的壳聚糖衍生物，具有良好的水溶性、成模型和极强的重金属螯合能力。羧甲基化可发生在羟基上，也可发生在氨基上。在适当的条件下，还可以得到氨基、羟基同时取代的壳聚糖[10]。
壳聚糖上引入羧甲基有利于提高其对金属离子的吸附，可以应用于水处理及金属离子的回收。施晓文等[11]用环氧氯丙烷作交联剂，通过一系列反应制备了交联竣甲基壳聚糖微球，实验结果表明，在pH=5时，对Pb2+的吸附量比纯壳聚糖树脂提高了70%。程发等[12]利用戊二醛作为交联剂制备了一种交联N，O-羧甲基壳聚糖树脂，其对Cu2+的吸附量是一般壳聚糖饱和吸附量的5倍左右，而且可以再生和反复使用。另外，羧甲基壳聚糖具有良好的抑菌性，是一种应用广泛的生物杀菌剂。高献礼等[13]制备了不同取代度的N，O-羧甲基壳聚糖，以大肠杆菌为受试菌，壳聚糖为阳性对照，结果表明，壳聚糖
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