电子束辐射接枝EVA共聚物薄膜阻燃性能的研究与表征

辐射(电子束、γ-射线等)接枝常用于改善高分子复合材料间的相容性,进而提高材料的力学性能,Wilkie曾研究了光化学接枝后聚合物的热降解行为和阻燃性能,为了扩大辐射接枝技术的应用范围,我们以不同VA含量的EVA共聚物为基础,尝试通过电子束预辐射接枝促进聚合物热降解成碳性能(charring),以达到聚合物阻燃的目的并对其燃烧性能做出全面的表征,研究结果表明电子束预辐射接枝确是一个值得研究和开发的新型阻燃途径,1 实验(1)压片成形 用双辊混炼机将EVA材料在适当温度下分别压制成约0.4,1.2,3.2     

pH敏感型α-氧化铝陶瓷复合膜的制备

采用化学接枝方法, 以丙烯酸为接枝单体, 氧化铝陶瓷膜为基膜, 制备了pH敏感型智能陶瓷复合膜, 研究了单体浓度对接枝膜的pH开关系数的影响, 测定了膜接枝前后的红外光谱、表面接触角、水通量等. 结果表明单体浓度对接枝膜的过滤通量、膜的pH感应开关系数有很大的影响. 此外, 接枝膜对溶液pH具有良好的快速响应性和可逆性.     

接枝高分子对纳米-生物界面黏附性能的调控

接枝高分子调控纳米-生物界面的黏附行为在生物医学领域具有广泛应用,相关研究也具有重要的理论意义,从而获得了持续的关注.本文对接枝高分子调控纳米-生物界面的黏附行为所涉及的物理化学机制进行了梳理.通过在纳米药物表面接枝聚合物,可以抑制生物小分子的随机吸附,从而减少蛋白冠厚度,减轻免疫反应,延长药物的体内循环时间.此外,聚合物接枝还能改变药物载体的表面结构性能,从而提高其在生理组织中的输运效率.本文涉及的机理分为两大类:界面物理和界面化学.前者主要关注微观结构和形态,可以通过接枝密度、接枝长度、链拓扑等进行调节.本文着重介绍了与接枝聚合物的高熵特性密切相关的两种物理机制:熵弹空间位阻和链段动力学.后一类机理通过特殊的化学基团实现,特别是官能团的亲疏水性.通过在接枝链上加入适当的化学基团修饰,可以获得更好的稳定性和更强的生物分子吸附抑制.此外,通过化学基团对温度、光照、pH的依赖性,可以对接枝聚合物涂层的生物黏附性能进行动态调节,实现对外部刺激响应智能化.本文有望为该领域未来的基础理论研究和先进材料开发提供参考.     

碱性燃料电池用聚烯烃类阴离子交换膜的研究进展

与质子交换膜燃料电池相比,基于阴离子交换膜的碱性燃料电池具有可使用非贵金属催化剂、电极反应速率高等优点,近年来受到广泛的关注.然而,到目前为止,尚未开发出一种高性能的阴离子交换膜以备碱性燃料电池使用.本文从功能单体共聚和高分子接枝改性两方面概述了聚烯烃类阴离子交换膜的制备方法,探讨了膜的化学结构、微观相分离结构与膜性能之间关系,最后总结目前聚烯烃类阴离子交换膜的氢氧燃料电池性能,并对该领域的发展趋势进行了展望.     

引发转移终止剂修饰载体表面光接枝共聚制备分子印迹聚合物微球

以二乙烯苯(DVB)和对氯甲基苯乙烯(CMS)为单体通过沉淀聚合制备了聚苯乙烯微球载体, 表面经过引发转移终止剂(iniferter)修饰后, 采用光接枝表面印迹的方法制备了以D-扁桃酸(D-MDA)为模板分子的分子印迹微球(MIMs). 扫描电子显微镜(SEM)研究结果显示, 分子印迹微球具有良好的单分散性和球形度, 平均粒径为4.38 μm, 多分散系数为1.02. 采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、元素分析和热重分析对聚合物微球进行了表征, 结果显示聚合物反应完全并具有良好的热稳定性. 将分子印迹微球用作高效液相色谱固定相研究了其分子识别和选择性吸附性能. 结果表明, 采用光接枝法制备的表面分子印迹微球对模板分子及其手性对映体呈现出良好的分离能力, 在化学传感、色谱分析和固相萃取等领域具有广阔的应用前景.     

聚乙烯膜辐照接枝丙烯酸的XPS表征

用辐照方法,使亲水单体在聚烯烃类高分子材料表面接枝聚合,从而改善这些材料的亲水性,同时也可用这种方法来制备具有所需性能的膜材料(作离子交换膜、反渗透膜等),是一个较热门的研究课题。     

酯化反应法制备两亲性接枝共聚物PE-g-PEO

通过含马来酸酐的聚（乙烯-对甲基苯乙烯）（PE-pMS)共聚物和含烃基末端基因的聚氧化乙烯（PEO）之间的酯化反应，制备了系列高分子量的两亲性接枝共聚物-聚乙烯接枝聚氧化乙烯（PE-g-PEO)。改变实验条件可以控制PE-g-PEO接枝共聚物的结构组成与分子量等。利用核磁共振氢谱（^1H NMR)和Fourier变换红外光谱（FTIR）对所得两亲性接枝共聚物的结构组成进行了分析。     

含硅共轭聚合物电致发光材料研究进展

聚合物电致发光材料在通讯、信息、显示和照明等许多领域显现出巨大的商业应用前景, 十几年来一直是人们研究的热点. 最近含硅共轭聚合物在光电功能材料的研究开发中受到越来越多的重视, 一方面是由于硅原子以化学键形式结合到基于碳氢氮硫的传统共轭聚合物中, 能显著改变聚合物的电子结构和状态, 从而改善聚合物的光电性能; 另一方面, 硅是一种广泛应用于现代电子电器等行业的无机功能材料, 含硅共轭聚合物作为一种有机-无机杂化材料具有很高的研究和开发价值. 硅原子的引入对共轭聚合物的结构设计和光电性能改善提供了更大的空间和可能性. 本文根据硅原子在聚合物中的位置, 综述了硅作主链的聚硅烷和poly(1,1-silole), 硅与碳共同作主链的π共轭单体与硅的共聚物, poly(2,5-silole)及其共聚物和含硅桥的共轭聚合物, 以及硅作取代基的π共轭聚合物等含硅共轭聚合物在电致发光材料领域的研究进展, 讨论了其今后的发展方向.     

碳纳米管/碳纤维跨尺度界面增强体系构建的研究进展

伴随着国防工业、先进装备制造等领域的不断发展,人们对复合材料的应用要求不断提高.碳纤维增强复合材料因其具备高强度、轻量化、长寿命的特点,与该领域材料的使用要求产生了高度适配.但在实际应用过程中,碳纤维惰性表面与聚合物基体间的弱界面结合严重影响了复合材料优异性能的充分发挥.构建微尺度、多维度碳纳米管/碳纤维界面增强体系被认为是提高相间结合能力的有效技术手段.本文综述了化学气相沉积、电泳沉积、化学接枝、浸涂喷涂4种较为成功的构建路线,讨论了碳纳米管在碳纤维表面的差异化微观沉积形貌所对应的不同界面增强机理,探讨了界面增强体系对复合材料综合性能的影响,并对该体系未来的构建和研究方向进行了展望.     

二正丁基荒氨酸衍生物作为菜籽油添加剂的摩擦学性能研究和膜化学分析

用简单的方法合成了两种二正丁基荒氨酸衍生物(DDCO和DDCS). 用四球试验机评价它们在菜籽油(RSO)中的摩擦性能; 用X射线吸收近边结构光谱(X-ray absorption near edge structure, XANES)对两种合成添加剂DDCO和DDCS在菜籽油中与钢表面反应生成的摩擦膜和热膜的化学特征进行了分析. 结果表明, 这两种化合物具有优良的抗磨性能和承载能力. 根据XANES分析结果, 在热氧化条件下, 热膜表面主要含有硫酸铁及含氮和硫的油不溶聚合物, 而次表面和本体主要由硫酸亚铁组成; 在抗磨条件下, 摩擦膜表面主要由硫酸铁组成, 而次表面和本体主要由硫酸亚铁组成.     

计算机模拟辅助设计聚合物接枝纳米粒子的构筑

优化聚合物纳米复合材料性能的关键在于实现对纳米粒子表面配体链的可控调节,包括对链分子量、分散性、接枝密度等的精细调控.由于实验受限于表征手段,理解纳米粒子接枝聚合物的动力学机理仍有不小的难度.计算机模拟能够以微观或介观的视角去动态地研究该过程,是明确纳米粒子接枝聚合物结构与动力学影响因素的有力工具.本文以本课题组近年来的计算机模拟工作为主线,对当前在聚合物接枝纳米粒子的构筑领域所取得的系统性和创新性成果进行总结和评述,从聚合物接枝纳米粒子的结构特征、基于“接枝到表面”(grafting-to)和“从表面接枝”(grafting-from)两种策略分别构筑聚合物接枝的纳米粒子体系等3个方面进行介绍,对两种接枝过程的动力学主控因素进行阐述,为聚合物纳米复合材料的设计和调控提供新思路.     

用母函数法推导接枝聚合物的分子参数

本文用母函数法推导了偶联接枝共聚物的分子量分布,平均分子量、支化度分布、平均支化度和支化点间链段平均分子量等分子参数表示式。一、二元接枝设骨架预聚物(由结构单元A组成)和活性预聚物(由结构单元B组成)中j聚物的数量分数分别为x_j和y_j,每个A包含一个可与活性聚合物反应的偶联基团(如聚对卤代甲基苯乙烯     

基于可逆加成-断裂链转移聚合的孕酮分子印迹膜制备与检测

基于可逆加成-断裂链转移(reversible addition fragmentation chain transfer,RAFT)聚合原理,通过紫外光引发方式,以2-(十二烷基硫代碳酸酯基)-2-甲基丙烯酸(DDMAT)作为唯一的控制试剂,在DDMAT修饰的金膜表面合成了针对孕酮分子的分子印迹物聚合物(molecularly imprinted polymers,MIPs)薄膜,并作为表面等离子体共振(SPR)传感器的识别单元.通过现场原位监控MIPs薄膜生长动力学,使其厚度得到有效控制.聚合动力学研究表明,DDMAT在紫外光引发聚合过程中起到引发剂和链转移试剂双重作用.对MIPs薄膜表面进行接触角、红外光谱、扫面电子显微镜表征,结果表明通过紫外光引发的方式能够有效地将MIPs薄膜接枝到DDMAT修饰的金膜表面,且MIPs薄膜厚度均一,其表面布满的纳米尺寸孔径的孔穴,为识别孕酮分子提供了通道.在pH 7.4的PBS缓冲液中对浓度范围10~(-12)~10~(-7) mol/L的孕酮样品进行检测,结果表明该MIPs薄膜修饰的传感器对孕酮分子具有较高的灵敏度,检测限为3.24×10~(-13) mol/L(信噪比,S/N=3),且具有良好的选择识别性能和重复使用性能;稳定性实验结果显示,MIPs薄膜修饰的SPR传感器芯片在N_2气保护下,室温存储30 d对低浓度的孕酮分子样品仍具有良好的信号响应.实际水体及人工尿液中测得孕酮回收率为92.9%~96.5%,说明此传感器可用于实际样品测定.     

类水滑石限域空间中聚合反应的研究

用共沉淀法制备了单体4-乙烯基苯磺酸钠插层水滑石(SS-LDHs), 通过UV和NMR对单体在水滑石层间的原位聚合反应进行了跟踪. SS-LDHs在100℃下反应24 h后仍有部分单体未发生聚合反应, 当温度提高到150℃并反应24 h后, 层间的单体全部聚合, 得到了聚合物插层水滑石产物, 聚(4-乙烯基苯磺酸)/LDHs 复合物(PSS-LDHs). 研究发现, 单体在层间发生聚合反应后, 由于本体系反应温度较低, 生成的聚合物没有发生重排, 并且PSS易吸水, 随生成的聚合物增多, 聚合物溶涨程度增加, 导致水滑石层间距增大.     

表面图案化CuS-P(NIPAM-co-AA)复合微球的制备和表征

采用反相悬浮聚合法合成了丙烯酸(AA)含量不同的N-异丙基丙稀酰胺-丙烯酸共聚物 P(NIPAM-co-AA) 微凝胶, 并以其作为微反应器, 通过外源沉积法制备了一系列微米级、表面具有图案化结构的CuS-P(NIPAM-co-AA)有机-无机复合微球. 复合微球的表面结构与微凝胶的组成和无机物的沉积量有关. 可以预期: 微凝胶的固有优点(大小、组成、电荷性质、电荷密度以及交联程度等可通过改变单体种类和反应条件控制)使微凝胶模板法在表面图案化微球材料制备中有可能获得广泛应用.     

金属有机框架/聚合物气体分离膜的界面结构设计研究进展

气体分离膜技术在节能减排领域具有突出优势,是一项具有很大发展潜力的气体分离技术.基于金属有机框架/聚合物的混合基质膜兼具聚合物膜材料的易加工性和金属有机框架的优良气体选择吸附特性,受到全球学者的关注.如何有效调控两相界面处微观结构,改善混合基质膜材料的气体分离性能是混合基质膜领域的关键问题.针对这一热点问题,主要综述了近几年学者在金属有机框架/聚合物基混合基质膜的界面结构设计优化、膜材料构效关系研究、膜的规模化制备等领域的研究现状与进展.重点介绍了如何优化与表征界面结构以及金属有机框架与聚合物对膜性能的影响规律两个方面.此外,对混合基质膜材料未来的发展方向进行展望,以期为高性能混合基质膜的理性设计等方面提供研究思路.     

两端接枝聚合物的金纳米棒在乳液液滴中的受限组装

聚合物接枝金纳米棒(polymer grafted gold nanorods, AuNRs@Polymer)不仅具有聚合物的稳定性、功能性和可设计性,还具有金纳米粒子(gold nanoparticles, AuNPs)的光学、光热转换、等离子体等性质,在成像、光电器件和药物控释等领域具有重要的应用前景.两端接枝聚合物的金纳米棒(AuNRs@End-Polymer)由于聚合物选择性接枝在金纳米棒的两端,易形成软硬兼具的哑铃状纳米粒子(类似ABA型嵌段共聚物).哑铃状纳米粒子受其两端特殊的空间位阻影响,在受限空间中难以形成紧密稳定的肩并肩结构,而更倾向于形成倾斜、交叉或螺旋排列等新颖结构.本文系统地研究了三维受限空间的尺寸以及纳米粒子形貌等因素对AuNRs空间排布的影响,并构建了一系列有序组装结构.     

含双阳离子梳型聚芳醚砜阴离子交换膜的合成与性能

为了提高聚合物阴离子交换膜的电导率、碱稳定性和尺寸稳定性,本研究通过分子结构设计,利用4-氟-2,2,2-三氟苯乙酮、3,5-二甲基苯酚、苯酚为起始原料,经两步有机反应合成了含二甲基苯氧基苯侧基的新型活性双酚单体:1,1-二(4-羟基苯基)-1-(4-(3,5-二甲基苯氧基)苯基)苯基-2,2,2-三氟乙烷(2),并将其与联苯二酚、4,4'-二氟二苯砜经芳香亲核共缩聚、溴代、季铵化反应制备了两类具有梳型结构的聚芳醚砜阴离子交换膜材料(2-PAES-QA-xx和2-PAES-Im-xx).利用核磁共振光谱对制备的活性双酚单体、含甲基结构初始聚芳醚砜、澳化聚芳醚砜及离子化聚合物的结构进行了表征和分析;详细研究了2-PAES-QA-xx和2-PAES-Im-xx膜的吸水率、尺寸稳定性、离子电导率、热稳定性、机械性能、耐碱稳定性等,并进一步比较了不同类型阴离子交换膜(AEM)的结构与性能之间的关系.得到的AEM表现出了较好的综合性能,60℃时膜的OIT电导率分别为35.9～51.6和32.6～44.9 mS/cm.代表性的2-PAES-QA-60和2-PAES-Im-60的OH~-电导率在80℃的4 mol/L NaOH中浸泡336 h后分别保持初始值的79.7%和88.5%.本研究为梳型AEM材料的设计制备提供了新策略.     

聚3-羟基丙酸及其共聚物的生物合成

3-羟基丙酸是重要的平台化合物,其聚合物是一种性能优异的新型可生物降解塑料,而且3-羟基丙酸与其他羟基脂肪酸形成共聚物时,可提高材料的延展性和生物降解能力.由于已知的生物都不能天然合成聚3-羟基丙酸,所以早期研究中聚3-羟基丙酸及含3-羟基丙酸单体的共聚物的生物合成都依赖于3-羟基丙酸或其结构相关前体,如丙烯酸、1,3-丙二醇等.这些价格昂贵的前体物质的使用,增加了聚3-羟基丙酸的生产成本.近年来,随着基因工程技术的应用,已有两条人工代谢途径可利用廉价碳源(如葡萄糖、甘油等)合成聚3-羟基丙酸,而且结构和单体比例可控的系列3-羟基丙酸共聚物也已成功合成.与使用结构相关前体相比,聚3-羟基丙酸及其共聚物的生产成本已大大降低,但仍然高于石化基塑料.目前,聚3-羟基丙酸合成研究的主要问题是如何进一步提高聚3-羟基丙酸及其共聚物的合成效率,降低生产成本.     

渐变嵌段共聚物界面的脉冲核磁共振研究

由于聚苯乙烯(PS)和聚异戊二烯(PI)的高度不相容性,使得相应的嵌段共聚物(SI)的临界温度T_c很高,这对融熔加工是不利的。对于给定单体(即S、I)、化学组成、总分子量的嵌段共聚物,这一弱点可以通过改变链结构中不相容单体的混合方式和程度来克服。本文