用excel和origin对实验数据处理

《应用数学》课程论文

用excel和origin对接枝淀粉 实验数据进行处理

学院：材料科学与工程学院

专业：材料学

姓名：杨 昭

学号：04301288

2005年11月11日

用Excel和Origin对接枝淀粉实验数据进行处理

材料科学与工程学院杨昭学号：04301288

摘要：利用所学的Excel和Origin对接枝淀粉实验所得数据进行计算得出各接枝参数，并分析，绘制出图形，详细的给出了一些数据的处理过程。

关键词：Excel Origin 接枝率接枝效率单体转化率

1.前言

淀粉是一种来源丰富、可再生的天然资源，它经物理、化学或酶的方法处理后可生成一系列具有某些优良特性的衍生物，淀粉的接枝共聚反应是对淀粉进行改性的一个重要方法。本文选择了以玉米淀粉为基料，以甲基丙烯酸甲酯（MMA）为代表的烯类单体为接枝单体，采用60Coγ-共辐射接枝技术，通过对一系列实验数据的分析，考察了反应介质（水、乙二醇、丙三醇）、辐照剂量和单体/淀粉比例等因素对淀粉接枝MMA的接枝率（G）、接枝效率（GE）和单体转化率（C）等接枝参数的影响。以前是把得到的数据利用计算器逐个进行计算，然后再利用坐标纸等绘制曲线，其耗时长效率低。自从学过Excel和Origin以后，用其对那些数据进行计算处理分析，方便而快捷，极大的节约了时间。

1.1 Excel简介

Excel2003是美国微软公司推出的Microsoft Office2003办公自动化系统软件的一个组件，是功能强大的电子表格处理软件，它是目前应用最为广泛的表格处理软件之一。Excel与文本处理软件的差别在于它能够运算复杂的公式，并且有条理的显示结果。它不光能进行数据的录入操作，还可以允许用户使用系统提供的各类函数来对输入的数据进行计算等操作，并且我们也可以自己设计需要的函数，同时Excel还允许用户利用已输入的数据生成图表直观形象的表示出来或进行数据的排序、分类、筛选等操作。

1.2 Origin简介

Origin是美国Microcal公司推出的数据分析和绘图软件。它使用简单，采用直观的、图形化的、面向对象的窗口菜单和工具栏操作，全面支持鼠标右键，支持拖放式绘图等。数据分析和绘图是其常用的两大类功能。数据分析包括数据的排序、调整、计算、统计、频谱变换、曲线拟合等各种完善的数学分析功能。准备好数据后进行数据分析时，只需选择所要分析的数据，然后再选择相应的菜单命令即可。Origin的绘图是基于模板的，Origin本身提供了几十种二维和三维绘图模板。用户还可以自定义数学函数、图形样式和绘图模板等，可以和各种数据库软件、办公软件、图像处理软件等方便的链接，可以用C语言等高级语言编写数据分析程序，也可以用内置的Lab Talk语言编程等。

Origin中包含有Excel，可以利用Excel对数据进行运算后，直接用其作图。

2.实验部分

2.1接枝共聚粗产物的制备

称取一定量的干燥的玉米淀粉，加入定量反应介质(水、乙二醇或丙三醇)和MMA，搅拌均匀后，装入自制的复合塑料袋中。用真空包装机真空密封后，将制好的样品置于辐照场确定的位置，在固定剂量率110Gy/min和23o C室温下辐照至预定剂量。将辐照过的物料取出水洗后，在电热鼔风干燥箱中60℃下烘至恒重，得接枝共聚粗产物。

2.2均聚物的去除

称取适量的2.1中所制得的接枝共聚粗产物，置于索氏提取器中，用丙酮在70℃下回流抽提24h 。将所得不溶物烘干得到纯化后的接枝共聚物(S-g-MMA)。

2.3均聚物的萃取

取适量的2.2中得到的丙酮提取液加入到去离子水中，将产生的沉淀用去离子水洗涤数次，放置于烘箱中烘至恒重，即得均聚物(PMMA)。

2.4淀粉主链的水解

称取一定量(约2g)的由2.2中得到的接枝共聚物置于500ml 的烧瓶中，加入约150ml 1mol/L 的盐酸，在110℃下加热回流2h ，冷却，然后用布氏漏斗进行抽滤，将不溶物用去离子水多次洗涤至中性，烘干即得接枝侧链(g-MMA)。

2.6接枝参数的表征

对于淀粉接枝反应常用的接枝参数计算，不同研究者采用了不同的计算方法，本文根据实际情况，采用如式1～4的方法分别计算接枝率（G ）、接枝效率（GE ）、单体转化率（C ）和均聚物含量（HC ）。

接枝支链的质量淀粉的质量100%接枝率(G )= ------------(1)

接枝效率(GE )％＝100×+均聚物的质量

接枝侧链的质量接枝侧链的质量％ ------------(2) ％加入单体的质量物的质量接枝支链的质量＋均聚）＝单体转化率（100×C ------------(3) %100×淀粉接枝粗产物的质量均聚物的质量

）＝

均聚物含量（HC -----------(4) 3.数据处理过程

3.1辐射剂量对接枝共聚反应的影响

数据分析和作图过程如下：

（1）先将原始数据输入到Excel 中。

（2）利用Excel 强大的计算功能，根据需要分别计算。例如求物料净重/g ，先用鼠标选中E2单元格，然后再在编辑栏中输入“=C2－D2”，在点击前边的对构即可得到第一组的物料净重。

然后将鼠标放在E2单元格的右下角，当鼠标变成黑“＋”时，按下鼠标左键，向下拖拉，即可把公式复制下来，得到其它组的数据。

用同样的方法可以计算得到均聚物重、水解用料和接枝链重，用上边所给出的计算接枝参数的公式计算出接枝率、接枝效率、单体转化率和均聚物含量。如下表所示，

（3）计算出所需要的数据后，下边就要利用Origin的绘图功能，绘出二维平面图，更直观的表示出各接枝参数的变化规律。

可以在Origin的File菜单下打开Excel，然后选中需要作图的数据区间。

再点击Origin下面所需要的作的数据类型，比如直线图、散点图、直线加散点图等。Origin 默认的第一列为X轴，后边的均为Y轴，我所选中的正好是这样，点击Origin下边的直线加散点图后就得到了下面的图形。

对坐标轴和标示进行修饰，在所要修改的地方点击鼠标右键，然后点击里边的properties即可。本图修改后的图形：

不同辐照剂量的玉米淀粉-MMA接枝参数如上图所示。在辐照剂量较小(≤1.0kGy左右)时，G、GE、C和HC的值均比较小，基本上无接枝聚合反应发生。随着辐照剂量的增加，G、GE和C分别急剧上升，在4～5kGy时达到最大值。当辐照剂量>5.0kGy时，单体转化率基本上不再变化，而G和GE却略有下降。随着辐照剂量的继续增加，G 和GE明显下降，最后趋于平缓。在C基本不变的情况下，HC一直是随着辐照吸收剂量的增大而增加。

3.2反应介质对接枝共聚反应的影响

固定辐射剂量、淀粉和单体配比，分别改变水、乙二醇、丙三醇的加入量，研究水和小分子多元醇类对淀粉接枝共聚反应的影响。

用同3.1中相似的方法可以得到。首先在Excel中输入原始数据，并计算出各接枝参数。

把作图需要用到的数据导入Origin中。

用鼠标分别选取三组数后，再点击Origin下边的直线加散点图，作出三幅图。

对坐标轴和标示分别进行修改后，三幅图如下：

从图中可以看出，随着水的加入，G、GE和C急剧增加，在水和淀粉的质量比为0.25～0.38左右时，G、GE和C分别达到最大值。HC值随着水的加入量的增加而下降，继续增加水，HC值基本上不再变化。利用乙二醇作为反应介质，其对辐射接枝反应的影响趋势与水基本相同，而C 相对较高。而随着丙三醇用量的增加，G基本上不变化，并且值很低（≤3％），GE逐渐降低， HC 和C逐渐增加。

3. 3单体配比对接枝共聚反应的影响

步骤同上述一样，先在Excel中运算，然后在Origin中绘图。

随着单体量的增加，GE和C有所降低，而G和HC则随之升高。

4.结论

使用Excel和Origin极大的方便了对实验数据的整理和分析。经过分析，确定了最近反应条件：当辐射剂量在4~5kGy、配比（水或乙二醇/淀粉）在0.3~0.5时，接枝反应的接枝率G、接枝效率GE和单体转化率C均较高。