ISSN 1000-3304CN 11-1857/O6
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生物医用材料表面光引发活性接枝聚合研究新进展
孙立伟, 宋凌杰, 栾世方, 殷敬华
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20198
[摘要](532) [HTML全文](161) [PDF 2349KB](6)
摘要:
表面接枝聚合改性已经成为提升生物医用材料性能的最重要方法之一. 参比其他活性接枝聚合方法,光引发活性接枝聚合因其独特的优势已被越来越广泛地应用于生物医用材料表面改性. 根据光引发剂的类型,目前应用最多的光引发活性接枝聚合的引发体系主要有3种:光引发-转移-终止剂介导的聚合引发体系、二苯甲酮及其衍生物引发体系、硫杂蒽酮类引发体系. 本文首先简要介绍了上述3种光引发活性接枝聚合体系的发展历程、接枝机理以及特点. 同时结合本课题组相关研究工作,重点论述了光引发接枝聚合技术在3个不同生物医用领域的主要应用:(1)抗菌表面,利用光活性接枝的特点构建层状功能高分子刷,实现表面抗菌功能的阶段性需求. (2)免疫检测表面,使用光活性接枝方法构建层状功能高分子刷,解决检测灵敏度低以及蛋白干扰问题. (3)生物活性分子表面固定,利用可见光活性接枝聚合体系,实现酶在表面的固定化使用以及细胞表面修饰以提高细胞稳定性. 最后展望了生物医用材料表面光引发活性接枝聚合研究的发展趋势.
环氧液晶弹性体材料的制备与力学性能研究
陆海峰, 王猛, 黄帅, 陈旭漫, 刘志洋, 杨洪
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20197
[摘要](850) [HTML全文](602) [PDF 1185KB](3)
摘要:
传统的液晶弹性体材料多采用丙烯酸酯类或聚硅氧烷类分子,通过自由基聚合制备. 然而由于自由基聚合易被氧气阻聚,固化过程收缩率高且内应力大,传统液晶弹性体材料的力学性能并不是很优异. 为解决这一问题,本文合成了带有环氧基团的液晶单体和交联剂,使用碘鎓盐作为引发剂,通过光引发阳离子反应,用原位聚合交联法制备了环氧液晶弹性体材料. 光引发阳离子聚合和传统自由基聚合相比,不受氧气影响且弹性体固化时体积收缩率小. 对制备出的液晶弹性体材料的晶相和力学等性能进行探究和表征,发现其比传统的丙烯酸酯类或者聚硅氧烷类液晶弹性体材料具有更优异的力学性能,在清亮点以上,其弹性模量达到了0.92 MPa.
DNA纳米机器:梦想照进现实
张文彬
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20275
[摘要](178) [HTML全文](89) [PDF 687KB](1)
摘要:
可进体内治病救人的纳米机器人一直是人们梦寐以求的未来科技和医疗手段. 最近,国家纳米科学中心的丁宝全、聂广军等在这个方向取得了重要的突破,成功开发了基于DNA纳米机器的癌症免疫治疗疫苗. 他们首先利用DNA折纸术构筑了一个可精确负载抗原和佐剂的管状结构,通过皮下注射递送至淋巴结,经由内吞在树突细胞内涵体内发生pH响应性的锁链打开,暴露抗原和佐剂,从而激活树突细胞,产生抗原特异性的T细胞,有效杀伤肿瘤细胞. 该疫苗不仅可以有效抑制肿瘤的生长和复发,还诱导特异性记忆效应,可持续产生特异性的保护. 这提供了一个精准递送分子药物的平台,让人看到成功发展纳米机器人的曙光,有望给医学和医疗保健带来重要变革.
示差扫描量热法进展及其在高分子表征中的应用
陈咏萱, 周东山, 胡文兵
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20234
[摘要](902) [HTML全文](484) [PDF 3949KB](44)
摘要:
示差扫描量热法(DSC)是表征材料热性能和热反应的一种高效研究工具,具有操作简便、应用广泛、测量值物理意义明确等优点. 近年来DSC技术的发展大大拓展了高分子材料表征的测试范围,促进了对高分子物理转变的热力学和动力学的深入研究. 温度调制示差扫描量热法(TMDSC)是DSC在20世纪90年代的标志性进展,它在传统DSC的线性升温速率的基础之上引入了调制速率,从而可将总热流信号分解为可逆信号和不可逆信号两部分,并能测量准等温过程的可逆热容. 闪速示差扫描量热法(FSC)是DSC技术近年来的创新性发展,它采用体积微小的氮化硅薄膜芯片传感器替代传统DSC的坩埚作为试样容器和控温系统,实现了超快速的升降温扫描速率以及微米尺度上的样品测试,使得对于高分子在扫描过程中的结构重组机制的分析以及对实际的生产加工条件的直接模拟成为可能. 本文从热分析基础出发,依次对传统DSC、TMDSC和FSC进行了介绍,内容覆盖其发展历史、方法原理、操作技巧及其在高分子表征中的应用举例,最后对DSC未来的发展和应用进行了展望. 本文希望通过综述DSC原理、实验技巧和应用进展,帮助读者加深对DSC这一常用表征技术的理解,进一步拓展DSC表征高分子材料的应用.
流变技术在高分子表征中的应用:如何正确地进行剪切流变测试
刘双, 曹晓, 张嘉琪, 韩迎春, 赵欣悦, 陈全
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20230
[摘要](994) [HTML全文](629) [PDF 3557KB](12)
摘要:
流变学是高分子加工和应用的重要基础,流变学表征对于深入理解高分子流动行为非常重要,获取的流变参数可用于指导高分子加工. 本文首先总结了剪切流变测试中的基本假设:(1)设置的应变施加在样品上,(2)应力来源于样品自身的响应和(3)施加的流场为纯粹的剪切流场;之后具体阐述了这些假设失效的情形和所导致的常见的实验错误;最后,通过结合一些实验实例具体说明如何培养良好的测试习惯和获得可靠的测试结果.
可紫外光固化聚酰亚胺的设计制备及性能研究
赵蕊, 方玉婷, 董杰, 赵昕, 张清华
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20244
[摘要](276) [HTML全文](125) [PDF 1917KB](6)
摘要:
以含酚羟基的2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷(6FAP)作为接枝光敏单元的载体,以刚性苯并咪唑单元赋予材料良好的力学性能,设计合成了一种具有紫外光固化能力的可溶性聚酰亚胺. 系统探究了光源距离、光源电流通量、光引发剂种类和含量、活性稀释剂种类等对固化成型过程的影响,确定了光固化聚酰亚胺的组成配方及工艺条件(光源距离为10 cm、电流通量为100%、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦(Irgacure 819)含量为3 wt%、活性稀释剂1-乙烯基-2-吡咯烷酮(NVP)为20 wt%),并对光固化薄膜的基本性能进行了分析. 光固化薄膜的拉伸强度达到123 MPa,固化树脂在5%(Td5)和10%(Td10)热失重时的温度分别为410和487 °C,且具有较低的润湿性和吸水性. 研究结果可为开发新型光敏性聚酰亚胺提供研究基础.
锂离子电池高电压正极粘结剂的研究进展
刘智, 董甜甜, 张焕瑞, 柳伟, 崔光磊
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20207
[摘要](732) [HTML全文](417) [PDF 5653KB](6)
摘要:
锂离子电池在高电压下会导致严重的电解液分解以及不稳定的正极与电解质界面问题,严重制约高电压正极材料的商业化. 粘结剂不仅可以将正极活性材料和导电炭紧密粘结在集流体上,还对构建电解质与正极之间的多尺度相容性界面起积极作用,因此,粘结剂的优化可以有效解决上述难题. 本文提出了高电压锂离子电池正极粘结剂需具备的必要条件,如:粘结性能和机械性能优异,具有出色的电化学稳定性和热力学稳定性以及良好的离子和电子传输能力等. 综述了近些年来高电压正极粘结剂的研究及发展现状,通过天然粘结剂和合成粘结剂对目前已报道的高电压粘结剂进行了评述,介绍了各种粘结剂对电极的粘结性能和包覆以及对锂离子电池性能的影响机制,重点阐述了粘结剂分子结构中的极性基团与活性物质间的相互作用,如氢键和离子-偶极相互作用,并讨论了设计开发高电压正极粘结剂的途径以及展望了高电压正极粘结剂的发展前景.
橡胶动态生热数值模拟与实验研究
王新宇, 王伟
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20231
[摘要](338) [HTML全文](247) [PDF 1302KB](36)
摘要:
为提高橡胶动态生热数值模拟的计算精度,基于时温等效原理给出了一种同时考虑温度和应变率来确定拉伸测试条件的方法,它可同时满足设备测试条件和制品使用工况. 此外,为获得更准确的超弹性本构方程参数,采用了一种用应力松弛实验得到橡胶完全松弛状态下的一组应力来拟合黏弹性算法中超弹性部分的方法. 采用上述测试方法并借助ABAQUS软件建立橡胶圆柱的动态生热有限元模型,在考虑温度、应变率和动应变幅值对橡胶力学性能影响的基础上,本研究用基于损耗角正切和超弹性模型的生热计算方法和基于频域Prony级数的黏弹性生热计算方法分别计算了橡胶圆柱的压缩生热. 结果表明,2种方法计算的温升均与压缩生热实验结果吻合较好,但黏弹性算法精度更高,预测的升温历程与实验结果吻合很好,更好地描述了橡胶滞后生热现象,从而验证了本文提出的确定材料测试条件方法的正确性.
模拟研究石墨烯/生物基尼龙复合材料的界面热阻
谢航, 李娇娇, 王小勇, 伍斌, 夏茹, 陈鹏, 钱家盛
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20225
[摘要](338) [HTML全文](172) [PDF 1130KB](0)
摘要:
生物基尼龙(PA56)源于天然产物,具有优良的环保性能和广阔应用前景,有望替代传统的石油基尼龙材料. 为了开发基于PA56的导热材料,利用分子动力学模拟研究方法探索了石墨烯/PA56复合材料界面热阻的影响因素. 首先,利用实验测试商用PA56样品的玻璃化转变温度(Tg)和导热系数(Tc), 验证了PA56模型的模拟参数. 接着,通过设计和比较不同表面改性状态对石墨烯/PA56复合材料的界面热阻的影响规律,最后,为了降低界面改性的难度,设计了一种新型的二嵌段共聚物作为石墨烯/PA56复合体系的界面改性剂,研究了界面改性剂的结构对界面热阻的影响规律. 研究结果对于实验研究制备生物基尼龙导热复合材料具有重要的参考价值.
1-(4-二甲基硅氢苯基)-1-苯乙烯/异戊二烯的活性阴离子交替共聚合调控研究
董承威, 冷雪菲, 韩丽, 李超, 杨琳燦, 沈禾雨, 马红卫, 李杨
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20204
[摘要](776) [HTML全文](578) [PDF 13439KB](1)
摘要:
采用活性阴离子聚合方法研究了硅氢基功能化的1,1-二苯基乙烯(DPE)衍生物1-(4-二甲基硅氢苯基)-1-苯乙烯(DPE-SiH)与异戊二烯(Ip)在苯中的共聚反应,采用多种方法对序列分布、竞聚率和表观速率常数等进行测定. 结果表明无调节剂下共聚物链中异戊二烯的插入量远多于DPE-SiH,DPE-SiH主要分布在聚合物链末端,得到了一种梯度共聚物,竞聚率rIp=9.28,2种单体的表观速率常数分别为KD=0.00134 min−1KIp=0.01421 min−1,Ip在无调节剂条件下的共聚中表现出高活性. 同时研究了添加调节剂(N′N'N'N-四甲基乙二胺(TMEDA)和叔丁醇钾(t-BuOK))后的共聚物链中的序列分布,加入调节剂TMEDA和t-BuOK后得到了交替共聚物,实现了DPE-SiH和Ip单元在共聚物链中的序列调控,且对链中Ip单元的微观结构含量进行了调控,对形成交替共聚物的原因做了探讨,并通过Gaussian模拟探究了活性中心对Ip微观结构具有选择性的机理以及调节剂对活性中心的作用机理.
聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐热电性能的提升策略研究进展
黄轩, 刘卓鑫, 刘福生, 陈光明
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20245
[摘要](422) [HTML全文](245) [PDF 2610KB](8)
摘要:
近十年,有机聚合物及其复合热电材料与柔性器件取得了显著进展,在废热回收利用、可穿戴电子学、软体机器人和物联网等领域有广泛的应用. 其中,聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)是迄今研究最多也是性能最高的聚合物体系. 本文对近年来有关PEDOT:PSS热电性能有效提升主要策略的文献报道进行了总结. 首先,从PEDOT:PSS的二次掺杂/去掺杂、酸或碱处理和离子液体处理方面等,重点论述了掺杂/去掺杂策略的研究进展;然后,分别从改善聚集态结构、构筑PEDOT微纳米结构和与碳纳米材料复合等3个方面,重点介绍了采用此3种策略提升PEDOT:PSS热电性能的研究进展;最后,对该领域进行总结,提出了开展进一步研究的建议,并对其未来发展前景进行展望.
荧光关联光谱在高分子单链研究中的应用
周超, 杨京法, 赵江
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20238
[摘要](318) [HTML全文](213) [PDF 2966KB](1)
摘要:
荧光关联光谱(fluorescence correlation spectroscopy,FCS)是一项用于研究体系动力学性质的统计光谱技术,随着它被引入材料与化学研究领域,近年来取得了大量全新的研究成果. 该技术在高分子科学研究中也逐渐发挥出越来越大的作用,特别是在聚合物结构和动力学方面,这表明它在高分子领域的巨大潜力. 本文将从FCS的基本原理、实验技巧以及在一些具有挑战性体系中的应用等方面展开,着重介绍它在高分子溶液,如聚电解质溶液、高分子混致不溶现象,以及不同的表界面体系中取得的新成果,展示FCS区别于其他传统技术的特点和优势.
基于环硼氮烷的高陶瓷产率SiBCN先驱体的合成与性能
彭翔, 王凯奇, 郭康康, 朱亚平, 王帆, 孙云龙, 雷昆, 齐会民
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20216
[摘要](466) [HTML全文](380) [PDF 1253KB](5)
摘要:
聚合物先驱体转化法作为制备SiBCN陶瓷及其复合材料的重要途径,具有成型温度低、产物结构和组成可控等优点. 设计合成合适的聚合物先驱体是提高陶瓷产率和性能的关键因素之一,本文采用三氯环硼氮烷(TCB)与乙炔基氯化镁进行反应,合成了乙炔基环硼氮烷,进而与二氯硅烷和二氯甲基乙烯基硅烷进行共氨解反应,制备了聚硼硅氮烷先驱体(PBSZ)并进行了高温裂解. 采用综合热分析(TG-DSG)对其陶瓷化过程进行了分析,并采用XRD和SEM对陶瓷化产物的结构进行了表征. PBSZ在室温下是液态,易溶于二氯甲烷和氯仿等溶剂,可加工性优良. 基于PBSZ先驱体的SiBCN陶瓷产率超过80%;陶瓷化产物在1400 °C以下为无定形状态,在1500 °C可形成由α-Si3N4β-Si3N4,h-BN和SiO2晶体结构组成的陶瓷;陶瓷产物表面致密平整且具有优异的热稳定性和氧化性能,表明聚硼硅氮烷 (PBSZ)有望成为高陶瓷产率和高性能陶瓷的重要先驱体.
兼具导热和自修复功能的聚合物复合材料
陈灿, 俞慧涛, 冯奕钰, 封伟
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20229
[摘要](447) [HTML全文](252) [PDF 1936KB](5)
摘要:
针对聚合物复合材料存在的结构受损导致导热和力学强度降低的问题,提出利用导热填料增强自修复聚合物,实现导热性能和力学强度的快速修复. 通过对双(3-氨丙基)封端的聚二甲基硅氧烷(H2N-PDMS-NH2)进行端基改性,得到脲基嘧啶酮(UPy)双封端的聚二甲基硅氧烷(UPy-PDMS-UPy),于60 °C下20 h后拉伸强度修复效率可达86.6%. 进一步填充羟基化氮化硼(mBN)制备兼具自修复功能的导热复合材料,研究发现mBN的填充导致复合材料强度提高但韧性降低,对导热性能和自修复功能分别起积极和不利影响. 当mBN含量为30 wt%时,热导率高达2.579 W·m−1·K−1,于60 °C下40 h后拉伸强度修复效率达82.0%. 红外热像仪显示,损伤处接触10 h后,mBN-30/UPy-PDMS-UPy上表面温度接近初始温度,展现出导热通路的修复特征,实现导热与自修复功能的兼备.
通过交联抑制高温下氢键的解离提高聚酰亚胺的耐热性和尺寸稳定性
罗龙波, 叶信合, 易江, 李科, 刘向阳
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20222
[摘要](484) [HTML全文](305) [PDF 1476KB](9)
摘要:
将炔基结构引入该聚酰亚胺主链中,通过热引发化学交联反应构建化学限域位点,抑制高温下氢键的减弱和解离,进而通过交联和高温下更加稳定的氢键协同性提升了该PI薄膜在高温下的尺寸稳定性. 结果表明,相对于线性PI,交联后PI在400 °C的强氢键含量达到26.1%,与未交联PI相比提高了近50%,从而将300~400 °C范围的的热膨胀系数(CTE)从33.8×10−6/K降低至5.1×10−6/K. 最终制备的PI膜的Tg高达452 °C,40~400 °C范围内的CTE仅为2.1×10−6/K,拉伸强度高达231 MPa,有望用于AMOLED的基底材料.
聚合物:富勒烯薄膜光伏电池的反常高温热稳定性研究
闫翎鹏, 赵文盛, 杨永珍, 王华, 刘旭光, 马昌期
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20220
[摘要](533) [HTML全文](386) [PDF 1713KB](2)
摘要:
聚合物太阳能电池光电转换效率已接近商业化要求,但稳定性差却成为其实用化瓶颈因素. 高温暴晒是聚合物太阳能电池实用化必须面临的环境,因此提高聚合物太阳能电池的热稳定性至关重要. 本文以典型的Poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl (P3HT):[6,6]-Phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PC61BM)基聚合物太阳能电池为研究模型,考察其在不同加热温度下(50~110 °C)持续工作时的器件效率变化行为,结果发现电池在高温下表现出一种非常规的性能衰减再回升的行为,具体表现为高温下电池首先表现指数式急速衰减(20%~25%),随后发生反常的性能快速恢复至接近初始效率,之后电池保持超长的高温稳定性. 光学显微镜和激光光束诱导电流成像结果证明,顶电极覆盖可以有效抑制活性层中PC61BM的聚集结晶,因而电池的反常热诱导稳定性提升与PC61BM的大量聚集结晶无关. 活性层薄膜的紫外可见吸收光谱和器件外量子效率的表征结果证明,持续高温加热没有促进PC61BM二聚体的形成,反而有利于PC61BM二聚体的解离. 综合实验分析结果,推测PC61BM在光照下的快速二聚反应及其高温解离是导致电池表现出反常热稳定性提升行为的主要原因. 实验结果揭示了初期制备的聚合物太阳能电池实际处于一种亚稳态,对器件进行短暂的前期热退火有利于稳定活性层结构,消除亚稳态,有效提升器件稳定性. 本研究工作不仅对富勒烯基聚合物太阳能电池的热诱导反常稳定性提升机理机制给出了解释,而且提供了一种提高聚合物太阳能电池稳定性的新策略.
线性脂环族聚酰胺化学结构对其力学和光学性能的影响
周臣旭, 董思远, 朱平, 刘继广, 董侠, 王笃金
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20200
[摘要](648) [HTML全文](404) [PDF 1846KB](0)
摘要:
以重复单元结构不同的3种线性脂环族聚酰胺(LATPA)材料为研究对象,通过核磁共振谱、红外光谱、热分析、X射线衍射等技术,研究了链结构单元的侧基、端基对材料聚集态结构的影响,并对比研究了不同聚集态结构材料的宏观力学性能和光学透明性差异,建立了链结构、聚集态结构与力学性能、光学性能的关系. 研究发现,侧基带来的大空间位阻降低了LATPA的结晶度,提高了材料的玻璃化转变温度;较长的柔性端基分子链有助于高分子链的有序规整排列,可生成尺寸很小的微晶;聚集态结构直接影响材料的力学和光学性能,无定形LATPA和含有微晶结构的LATPA都具有良好的光学透明性,前者的透明性更高,后者的综合力学性能更好.
水热法制备非共轭聚集诱导发光聚合物及其在Fe3+检测中的应用
胡晨曦, 张晓红, 乔金樑
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20215
[摘要](586) [HTML全文](324) [PDF 1077KB](7)
摘要:
以“自稳定沉淀聚合”制备的聚马来酸酐-醋酸乙烯酯线性交替共聚物(PMV)为原料,利用水热法制得3种新型非共轭聚集诱导发光(AIE)聚合物. 通过荧光光谱、紫外-可见光光谱、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱分析(XPS)等表征方法,研究了3种聚合物的荧光和结构特性,并考察了其在Fe3+检测的应用. 实验结果表明:3种PMV衍生物均具有AIE性质,随着水热时间的延长,聚合物的发光颜色从蓝色红移至黄色,且水热1 h所得产物固体的绝对量子产率最高,可达17.05%;所得非共轭AIE聚合物可用于Fe3+检测,当Fe3+浓度为5~200 μmol/L时,猝灭效率与Fe3+浓度符合线性关系,调整确定系数为0.9922,最低检测限可低至1.22 μmol/L.
基体分子运动对聚偏氟乙烯/碳纤维复合材料的聚合物基正温度系数性能的影响
刘仁鹏, 邹会昭, 黄炎昊, 刘正英, 杨伟, 杨鸣波
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20181
[摘要](509) [HTML全文](362)
摘要:
聚合物基正温度系数(PTC)材料中,基体分子在熔体状态下的运动能力可显著影响填料分布、PTC强度及稳定重复性等,明确其机理有利于高灵敏性且稳定可重复的PTC复合材料的设计与制备. 通过探究基体熔体黏度不同的聚偏氟乙烯(PVDF)/碳纤维(CF)的电阻-温度响应行为,可以发现复合材料PTC转变温度区间仅取决于基体化学结构与结晶性,而PTC循环稳定性却受到基体分子运动能力的显著影响. 当基体分子运动能力较强时,分子链极易黏附填料在CF表面形成包覆层,导致局部填料间距增大到隧穿距离以上,不利于复合材料导电网络的重建,导致随热循环次数增加,复合材料的室温电阻率有所升高,PTC可重复性略微降低. 而对基体分子链缠结明显的PVDF/CF复合材料中,运动能力较弱的分子链不会包覆CF粒子,在多次升温-降温循环后导电通路能恢复到初始状态,复合材料呈现良好的PTC可重复性,将其应用于电路过热保护装置时,复合材料表现出灵敏的温度响应特性及可多次循环的开关特性.
氟效应在酮亚胺镍催化乙烯聚合与共聚中的系统研究
崔磊, 胡小强, 张燚鑫, 简忠保
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20282
[摘要](42)
摘要:
相比于烯烃聚合过渡金属催化剂的空间位阻与电子效应,氟效应是一种简单且有效调控烯烃聚合反应的重要方法,但研究却相对较少. 在本工作中,通过把不同位置(邻、间、对)、不同数目(0、1、2、3、5)的氟原子引入到N,O配位型的单组分阳离子酮亚胺镍催化剂中,系统地考察了氟效应对乙烯聚合反应的催化活性、催化剂热稳定性、聚合物分子量、以及聚合物支化度的全面影响. 发现邻位氟取代基有利于聚合物分子量的显著提高,而间位与对位氟取代基导致聚合活性下降;特别是全氟取代基不仅造成催化剂热稳定性的下降,同时导致聚合活性与聚合物分子量的大幅下降. 在乙烯与丙烯酸甲酯的共聚合研究中,无氟取代的镍催化剂出现失活,但邻氟取代的镍催化剂则表现出聚合活性以及赋予共单体插入率,这些行为在长链极性单体共聚中表现更加优异. 本工作有助于理解氟效应在烯烃聚合中的重要作用.
利用双功能β‑二亚胺锌催化剂正交构建丙交酯-苯乙烯嵌段共聚物
张瑶瑶, 杨贯文, 伍广朋
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20255
[摘要](105)
摘要:
极性聚烯烃/聚酯嵌段共聚物可以通过微相分离产生丰富的纳米结构,其在光学,药物传递,分离膜和光刻等领域都有潜在的应用前景. 尽管极性聚烯烃/聚酯嵌段共聚物的构建近年来已取得很大的进展,但目前的制备方法依然存在着耗时、条件苛刻等缺点. 本文设计合成了一种双功能的β-二亚胺锌((BDI)Zn)催化剂,其具有2-溴异丁酸酯引发基团,该基团结合了引发内酯的开环聚合(ROP)和乙烯基单体的原子转移自由基聚合(ATRP)的能力,此催化剂由单晶X射线衍射和核磁表征确定的明确化学结构. 利用这种催化剂可以实现一锅一步法构建极性聚烯烃/聚酯嵌段共聚物,即在光照射下通过β-二亚胺锌((BDI)Zn)催化剂以正交聚合路径来同时实现乙烯基自由基聚合和环内酯开环两种嵌段相的构筑,从而提供了一种有效的途径来制备聚酯/极性聚烯烃嵌段共聚物. 利用此法可构建多种聚酯/极性聚烯烃嵌段共聚物,包括聚苯乙烯-嵌段-聚丙交酯(PS-b-PLA),聚甲基丙烯酸甲酯-b-PLA (PMMA-b-PLA),以及PS-b-聚己内酯(PS-b-PCL). 且这些嵌段共聚物具有可控的分子量和组成,GPC显示单峰和窄分子量分布(Mw/Mn < 1.5). 此双功能催化剂及对应合成策略为极性聚烯烃/聚酯等嵌段共聚物提供了一种简便的构建方案.
酶响应的树枝状大分子键合物在体外肿瘤模型中的渗透行为研究
陈思亲, 周泉, 相佳佳, 周珠贤, 唐建斌, 申有青
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20257
[摘要](89)
摘要:
近年来,多种抗肿瘤纳米药物已在临床中应用并有许多纳米药物体系在临床试验中,然而,这些纳米药物虽能降低药物的毒副作用,但未能显著提高原药的疗效或延长患者的生存期. 究其原因,是实体肿瘤固有的生物屏障导致纳米药物在肿瘤部位的扩散受限,难以渗透到肿瘤内部发挥治疗作用. 因此,设计一种能够在实体肿瘤中具有快速渗透能力的纳米载药系统,对于克服纳米药物的被动扩散瓶颈,提高药物疗效具有至关重要的意义. 本文利用γ-谷氨酰胺转移酶响应的两性离子基团修饰了以喜树碱为核心的第四代树枝状大分子,制备了一种具有精准结构和肿瘤特异性酶响应电荷反转的药物-树枝状大分子键合物(G4/CPT-BGA),并通过体外三维肿瘤球模型和跨细胞传递实验系统研究了该树状大分子的肿瘤球内渗透能力和跨细胞转运机理. 研究发现该键合物能通过小窝蛋白介导的细胞內吞和高尔基体介导的胞吐作用实现在多层细胞间的跨细胞传递和肿瘤球渗透. 因此,用γ-谷氨酰胺转移酶响应的两性离子基团对树枝状大分子的端基进行修饰,能赋予该载体主动转胞吞作用的功能,从而克服被动转运过程中的扩散障碍,为设计其它具有肿瘤增强渗透能力的抗癌纳米药物递送系统提供了可能.
小角中子散射技术及其在大分子结构表征中的应用
左太森, 马长利, 韩泽华, 李雨晴, 李明涛, 程贺
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20242
[摘要](141)
摘要:
小角中子散射(SANS)是一种表征从纳米到微米尺寸物质特征结构的有力工具,配合中子的强穿透性和同位素辨识等特性,在软物质大分子结构表征方面发挥着独特的作用。虽然SANS的基本原理与小角激光光散射和小角X射线几乎完全相同,但是SANS谱仪受限于中子源流强,只能建在大型中子源,所以在我国发展很晚,缺乏用户基础。随着中国散裂中子源(CSNS)在2018年正式对外接受机时申请,国内SANS用户群逐年扩大。大分子是SANS的主要研究领域,为进一步发展用户,我们综述了SANS技术及其应用。本文首先简要介绍小角中子散射技术的基本原理、谱仪结构和实验技巧,然后紧扣小角谱仪的特点和和方法学方面的最新进展,介绍小角中子散射在高分子溶液、高分子共混物和复合材料、高分子结晶、凝胶、多孔材料、生物大分子等研究领域的结构表征方面的典型应用。
基体分子运动对PVDF/CF复合材料的PTC性能的影响
刘仁鹏, 邹会昭, 黄炎昊, 刘正英, 杨伟, 杨鸣波
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20181
[摘要](167)
摘要:
聚合物基正温度系数(PTC)材料中,基体分子在熔体状态下的运动能力可显著影响填料分布、PTC强度及稳定重复性等,明确其机理有利于高灵敏性且稳定可重复的PTC复合材料的设计与制备. 通过探究基体熔体粘度不同的聚偏氟乙烯(PVDF)/碳纤维(CF)的电阻-温度响应行为,可以发现复合材料PTC转变温度区间仅取决于基体化学结构与结晶性,而PTC循环稳定性却受到基体分子运动能力的显著影响。当基体分子运动能力较强时,分子链极易粘附填料在CF表面形成包覆层,导致局部填料间距增大到隧穿距离以上,不利于复合材料导电网络的重建,导致随热循环次数增加,复合材料的室温电阻率有所升高、PTC可重复性略微降低. 而对基体分子链缠结明显的PVDF/CF复合材料中,运动能力较弱的分子链不会包覆CF粒子,在多次升温-降温循环后导电通路能恢复到初始状态,复合材料呈现良好的PTC可重复性,将其应用于电路过热保护装置时,复合材料表现出灵敏的温度响应特性及可多次循环的开关特性。
基于NNTA可控聚合的环形聚类肽合成与表征
胡祖佳, 颜舒婷, 戚家乐, 陶鑫峰, 林绍梁
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20284
[摘要](0)
摘要:
研究了1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)引发的N-取代甘氨酸-N-硫代羧酸酐(NNTA)开环聚合. 聚合通过两性离子开环聚合机理进行,表现出良好的可控性,聚合产率高(> 86%),分子量可控(900 ~ 7500 g/mol),分子量分布较窄(1.13~1.25). 通过1H-NMR谱图、13C-NMR谱图、MALDI-ToF质谱和红外光谱等表征手段,证明所得聚合产物具有环形结构,且聚合物链上带有DBU残基和硫代氨基甲酸酯基团. 与苄胺(BA)引发所得的线形聚类肽相比,DBU引发所得的聚类肽具有更小的流体力学体积,进一步证明了其环形结构. 扩链反应表明,加入新单体后聚合反应仍可以继续进行,产物分子量显著增加,表明了DBU引发的NNTA聚合具有活性特征. DBU引发的NNTA两性离子开环聚合是一种简便、高效的环形聚类肽合成方法.
有机Lewis酸碱对催化氧硫化碳和环氧氯丙烷交替共聚
王莹, 张成建, 王征文, 张兴宏
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20263
[摘要](87)
摘要:
氧硫化碳作为单体可与环氧化物交替共聚,是合成含硫高分子的新途径. 将廉价的环氧氯丙烷与氧硫化碳共聚可以得到含硫和氯原子的高分子,本文报道了无金属催化两种单体的全交替共聚反应. 采用三乙基硼和Lewis碱按2/1的摩尔比组成催化剂,可以获得全交替、高区域规整性的聚单硫代碳酸酯. 研究了不同实验条件包括有机Lewis酸碱对类型、反应温度、物料配比等因素对共聚反应的影响. 结果表明:无金属催化剂能获得媲美金属催化剂的效果,能高效催化并得到了分子量低于1000 g/mol的全交替低聚物,为氧硫化碳和环氧氯丙烷的高值化利用提供了新的选项.
表面抗菌功能涂层的构建及在生物医用材料中的应用研究
范玲玲, 黎槟瑞, 张浩伟, 方艳
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20185
[摘要](397)
摘要:
近年来,生物医用材料在使用过程中产生的医源性感染问题层出不穷,对人们健康和生命造成严重威胁. 表面抗菌涂层构建是解决该类医源性感染问题最有效的策略. 目前,按照作用机制和功能不同可将表面抗菌涂层分为接触式抗菌涂层、抗黏附抑菌涂层、抗黏附杀菌涂层以及智能抗菌涂层. 构建抗菌功能涂层不仅赋予了生物医用材料抗菌性能,还可以提高材料的生物相容性,赋予其抗黏附、抗氧化、生物识别、传感等功能,进一步开拓其功能应用. 本文旨在对目前表面抗菌涂层的种类、构建方法以及其在生物医用材料 (植入体内及体外生物医用材料) 领域中的应用做一全面论述,为进一步开发高性能表面抗菌涂层并扩展其在生物医用材料领域中的应用提供新思路.
微波法制备氮掺杂碳点/海藻酸纳米复合物及其电沉积技术研究
刘慧, 杨逸霏, 曹凯元, 殷洁, 熊燕飞, 石川东, 王艺峰
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20252
[摘要](66)
摘要:
以海藻酸为碳源,乙二胺为氮掺杂剂,采用简单方便的微波法制备得到氮掺杂碳点(N-CDs)/海藻酸纳米复合物. 通过透射电镜观察到所制得的N-CDs/海藻酸纳米复合物有纳米粒子存在,它们的平均粒径为4.6 nm. 荧光性能分析表明N-CDs/海藻酸纳米复合物在365 nm紫外光下呈现明显的蓝色荧光,并且其荧光发射性能具有激发光波长依赖性. N-CDs/海藻酸纳米复合物还保留了海藻酸与Ca2+作用形成凝胶的性能以及与一些二价金属离子的配位能力,可以直接应用于阳极电沉积和配位电沉积. 利用电沉积技术具有空间选择性和时间可控性的特点,可以在电极上构建不同形状和荧光图案的N-CDs/海藻酸电沉积膜,还可以对电沉积膜的厚度进行调控. 此外,利用电沉积技术制备的N-CDs/海藻酸电沉积膜电极可用于进行电化学检测.
固体核磁共振技术在高分子表征研究中的应用
王粉粉, 孙平川
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20254
[摘要](91)
摘要:
基于核自旋探针的核磁共振(NMR)波谱技术可以在非常宽广的时间和空间尺度上提供重要的微观结构和动力学信息. 随着NMR理论和谱仪软硬件技术的不断发展, 固体NMR技术在高分子材料研究领域正发挥着越来越重要的作用. 固体NMR已经逐渐成为高分子多尺度结构表征和动力学过程分析,以及阐明化学键变化、链间相互作用、微观结构与宏观物理化学性质关系的有力工具,几乎涵盖了高分子研究的各个领域,适用于包括聚合物溶液、熔体、凝胶、液晶、晶体以及非晶态固体等. 固体NMR在阐明高分子结构与性能关系的同时,对高分子凝聚态物理理论的发展也有重要的意义, 为高分子科学的发展起到了重要的推动作用. 本文将以基础原理、实验方法与技巧、典型应用与研究进展等几方面进行简要综述.
拉曼光谱技术在高分子表征研究中的应用
袁媛, 王梦梵, 曲云菲, 张泽军, 张建明
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20251
[摘要](35)
摘要:
拉曼光谱是高分子结构表征中的常用技术,伴随激光技术的发展和检测装置的改进,拉曼光谱技术的应用范围不断扩大. 本文介绍了拉曼光谱的原理,表征技巧以及近年来在分子链构象、分子聚集态、分子链取向、外场作用下的结构转变及共混物的化学/物理组成等领域的最新研究进展,并对其未来的应用前景进行了展望.
本征型聚酰亚胺介电常数的QSPR模型构建与研究
范振国, 刘四委, 池振国, 张艺, 许家瑞
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20278
[摘要](114)
摘要:
综合运用量子化学方法及基团贡献法,采集了78种不同化学结构聚酰亚胺的结构参数.采用通径分析法从16种参数中筛选出了对介电常数具有显著影响的8种结构参数,在此基础上,构建了两种针对聚酰亚胺介电常数的定量构效关系模型,平均相对误差均在10%以内.研究认为影响聚酰亚胺薄膜介电常数的最重要因素为分子体积,从宏观角度来看即体系的自由体积尺寸.评价了两种模型的适用性及稳定性,对比发现ANN模型具备更高的精度,相对误差均在5%以内,MLR模型的精度在10%以内,但具备更好的物理意义.设计了18种低介电常数的聚酰亚胺结构单元,并预测其介电常数.研究发现增加体系的含氟量可以降低其介电常数,最佳含氟量为0.25-0.37之间.侧基占比S/M最佳比例为0.5-0.6左右,侧基占比过大将会导致介电常数上升.基于上述研究,设计了3种超低介电常数的聚酰亚胺结构,其中最低预测介电常数为1.22.
X 射线晶体结构解析技术在高分子表征研究中的应用
扈健, 王梦梵, 吴婧华
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20258
[摘要](74)
摘要:
高分子材料其结构具有多尺度的复杂性,解析高分子材料各级微观结构并建立结构与性能 之间的关系仍然是高分子研究领域的重要目标和挑战。对结晶性高分子而言,第一步工作就是对其晶 体结构进行表征和解析,X射线衍射法是高分子晶体结构解析中最经典也是最常用的方法。本文主要 介绍X射线衍射等技术在高分子晶体解析中的基本原理和测试表征方法,总结概述近些年来晶体结构 解析在高分子领域内的主要进展以及应用。通过晶体结构解析的方法建立可靠的高分子晶体结构,不 仅可以应用于新合成结晶高分子结构的解析,也可以进一步研究其聚集态结构在外场作用下的演变, 探明高分子结构与宏观性能之间的关系。
小角X射线散射技术在高分子表征中的应用
吕冬, 卢影, 门永锋
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20249
[摘要](153)
摘要:
小角X射线散射(SAXS)技术是表征高分子材料微观结构的一种重要手段。当X射线穿过材料时,在材料不均一的电子云密度分布作用下,发生散射并形成特定的散射图案,使得我们可以根据特定的模型来反推材料的微观结构,并计算相关结构参数。SAXS特有的对微观结构的统计平均及无损探测使其成为了一种不可或缺的高分子材料微观结构分析手段。本文首先简述了SAXS技术的基本理论,在此基础上根据测试中的实际问题给出了测试时可采取的实验技巧。最后,结合典型实例,概述了高分子材料中可用SAXS技术表征的微观结构及其相应的理论模型。希望本文能作为入门文献,帮助初学者更好地理解SAXS技术的原理,并结合实际需求迅速了解SAXS技术的适用范围及相关实验技巧,高效地完成相关实验。
LLDPE流延膜取向与阻隔性能关系研究
郑萃, 姚雪容, 贾雪飞, 侯莉萍, 张韬毅, 唐毓婧
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20239
[摘要](112)
摘要:
采用广角X射线衍射(WAXD),小角X射线散射(SAXS)和小角激光光散射(SALS)系统地表征了线型低密度聚乙烯(LLDPE)流延膜以及加入成核剂HPN-20E的LLDPE流延膜的多层级凝聚态结构,并研究晶体取向分布与流延膜阻隔性能之间的关系. 未加成核剂的流延膜内PE晶体的主要取向为b轴在TD-ND(流延膜横向-垂直于流延膜方向)平面内的,以b轴为螺旋轴螺旋状取向的晶体,而以b轴沿MD(流延膜机械方向)方向的方式取向晶体分布较少. 成核剂的加入改变了流延膜内晶体的取向分布以及聚集情况,b轴沿ND方向的螺旋状取向的晶体(OND)明显减少,片晶的尺寸、取向程度以及微观尺寸的晶体聚集情况均发生明显变化. 发现在结晶度相近的情况下,晶体的取向排列是影响阻隔性能的关键因素,进而提出用一种半定量的取向结构参数RND,即X光沿着ND方向得到的晶体(110)与(200)晶面的衍射峰面积的比值,表征晶体取向与阻隔性能之间的关系.
SEC技术在高分子表征中的应用
刘巍, 刘勇刚, 姬相玲
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20253
[摘要](176)
摘要:
体积排除色谱(SEC)也称为凝胶渗透色谱(GPC),是利用多孔填料色谱柱将溶液中的高分子按照流体力学体积大小进行分离的一种液相色谱技术,主要用于测定各种天然和合成高分子的平均分子量及分子量分布. 多检测SEC技术可同时获得经色谱柱分离后高分子各级分的含量、分子量、均方根回转半径、流体力学半径、特性粘数等参数,进而推断高分子在溶液中的形态和链构象. 本文首先介绍了SEC分离的基本原理,即由熵驱动的高分子在多孔填料内外分配达到平衡的体积排除机理. 接着总结了SEC的一些实验方法和技巧,并详细阐述了SEC在高分子的分子量及其分布测定、定量分析、链构象与刚柔性、支化结构表征、链构象转变等方面的应用. 最后总结了SEC的发展趋势.
稀土催化的开环聚合研究进展
沈婷, 倪旭峰, 凌君
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20267
[摘要](89)
摘要:
稀土催化剂在开环聚合中表现出极高的催化活性,本文总结了近十年来稀土催化剂在内酯、交酯、环醚、环碳酸酯、环羧酸酐等单体开环聚合中的应用,结合催化剂结构与聚合效果总结了稀土催化剂在聚合过程可控性和聚合物结构控制方面的独特优势,并介绍了稀土催化的新型开环聚合方法.
端羧基酯交换法合成高分子量大豆油基聚酯
蔡秋泉, 张洪杰, 姚旭霞, 朱蔚璞
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20260
[摘要](127)
摘要:
利用可再生的植物油为原料合成高分子材料,对于替代不可再生的石油资源和减轻环境压力具有重要意义. 以大豆油为原料可高效合成大豆油基二元醇(SOD),通过与二元酸的熔融缩聚可获得大豆油基聚酯. 然而传统的酯化和酯交换机理无法获得高分子量的聚酯产物,其原因在于反应过程中醇酸单元摩尔比偏离达到高分子量所需的等摩尔比条件. 本研究采用一种新型的端羧基酯交换(CET)机理成功合成了高分子量的大豆油基聚酯,首先以过量的可升华二元酸与SOD酯化生成羧基封端预聚物,再通过CET在高真空下脱除过量的二元酸,动态地逼近醇酸等摩尔比条件,从而获得了粘均分子量可达123 kDa的高分子量大豆油基聚酯. 该聚酯具有良好的热稳定性和高透明性,其粘附性能可达压敏胶粘剂的商用标准. 这种含不饱和脂肪族侧链的聚酯还可通过巯-烯“点击”反应引入具有抗菌活性的季铵盐基团.
原子力显微镜在高分子表征中的应用
王冰花, 陈金龙, 张彬
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20259
[摘要](148)
摘要:
原子力显微镜(AFM)是一种在纳米尺度表征材料微观形貌结构、性能和演变的有效工具,在高分子科学领域具有广泛应用. AFM不仅可以表征从单分子链到聚集态结构的形貌与性能,也能够原位研究外场作用下高分子结晶与熔融、嵌段高分子自组装和共混高分子相分离等过程,进一步采用基于扫描探针刻蚀技术的机械刻蚀、电致刻蚀和热致刻蚀等还可以构筑高分子功能化微图案. 这里首先简述AFM的工作原理及常用成像模式,进一步介绍AFM在高分子表征中的样品制备、扫描参数优化和图像数据处理的一些要点. 最后结合国内外相关研究进展,简单综述了AFM在高分子聚集态结构形貌与相转变表征、高分子纳米尺度性能表征和高分子探针加工三个方面的典型应用.
层状MoS2复合膜的制备及其纳滤与光热抗菌性能研究
俞炯弛, 马梦琪, 朱城业, 胡登峰, 计剑, 徐志康
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20264
[摘要](43) [PDF 3787KB](0)
摘要:
二维纳米片构建的层状纳滤膜在工业染料和含盐废水的净化处理中显示出广泛的应用前景,但纳米片间松散的层状结构会导致过滤通道的稳定性和对盐类的截留效果不理想. 本文以均苯三甲酰氯(TMC)交联单宁酸(TA)官能化的二硫化钼(MoS2)纳米片构建薄层复合纳滤膜,以解决二维材料构建层状纳滤膜的常见问题. 所制备的纳滤膜不仅对荷负电染料(伊文思蓝,分子量960.8)有很高的截留率(>98.5%),也能很好地选择性分离染料-盐混合溶液(NaCl截留率<15%). 同时,该膜还能在严苛环境中保持优秀的稳定性. 此外,在近红外光照射下,MoS2纳米片显著的光热转换效应赋予薄层复合纳滤膜一定的抗菌能力,使得该膜在实际应用中具有巨大潜力.
稀土催化乙烯/苯乙烯链穿梭共聚合
黄立贤, 刘波, 崔冬梅
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20268
[摘要](88)
摘要:
链穿梭聚合作为一锅法合成多嵌段聚合物的策略引起人们的研究兴趣。然而,其催化体系的构建难度大,导致实现链穿梭聚合的单体有限。本文基于三异丁基铝做链转移剂时,稀土金属配合物1催化乙烯/苯乙烯共聚合,得到富含乙烯/苯乙烯交替序列的共聚物且链转移效率接近100%的发现,开展乙烯/苯乙烯链穿梭聚合的研究。首先探索配合物2催化乙烯/苯乙烯共聚合,发现所得共聚物中苯乙烯结构单元的含量<4%,因此考察了在不同烷基铝用量时,配合物2催化乙烯均聚合的行为,发现所得聚乙烯的分子量随着[Al]0/[2]0增加指数降低,幂指数为–0.778,表明链转移效率低于100%。采用1/2/AliBu3三元体系催化乙烯/苯乙烯共聚合得到双峰分布的聚合物,说明链穿梭聚合没有实现。进一步筛选发现,配合物3催化乙烯/苯乙烯共聚合时,随着[Al]0/[3]0增加所得富间规聚苯乙烯序列共聚物的分子量指数降低,幂指数为–1.097,接近–1,表明链转移效率接近100%;同时催化体系的TOF值减小。当[AliBu3]0/[1+3]0 ≥20时,1/3/AliBu3三元体系催化乙烯/苯乙烯共聚合得到了单峰分布的乙烯/苯乙烯交替序列和富间规聚苯乙烯序列的多嵌段共聚物,说明成功实现了乙烯/苯乙烯链穿梭共聚合。通过调节1和3的比例,有效调控了共聚物中乙烯/苯乙烯交替序列和富间规聚苯乙烯序列的组成。
环氧化淀粉基核壳纳米粒子增韧聚乳酸的研究
吴正贵, 董新一, 东为富
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20274
[摘要](37)
摘要:
通过酰氯接枝反应在淀粉大分子链上引入长烷基链和碳碳双键,使淀粉具有自乳化性能并增加反应位点,采用无皂乳液聚合将丙烯酸乙酯(EA)与酯化改性淀粉接枝共聚制备以淀粉为核的核壳粒子,即核壳粒子为硬核软壳的结构,通过添加甲基丙烯酸缩水甘油醚(GMA)进一步制备环氧化核壳粒子.将环氧化核壳粒子与聚乳酸(PLA)进行熔融共混改性,研究不同环氧化程度的核壳粒子对PLA性能的影响.结果表明,环氧化淀粉核壳粒子粒径约250 nm,与PLA共混改性后,环氧化核壳粒子能够明显提高PLA的韧性,而且其拉伸强度维持在较高水平,共混物缺口冲击强度提高至纯PLA的17倍.进一步研究表明环氧官能团的引入提高了核壳粒子与PLA的相容性同时增加了界面相互作用.
石英晶体微天平在高分子研究中的应用
袁海洋, 马春风, 刘光明, 张广照
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20248
[摘要](144)
摘要:
石英晶体微天平(QCM)作为一种强有力的表征工具已被广泛应用于高分子研究之中. 本文中,作者介绍了QCM的发展简史、基本原理以及实验样品制备. 在此基础上,介绍了如何基于带有耗散因子测量功能的石英晶体微天平(QCM-D)及相关联用技术研究界面接枝高分子构象行为、高分子的离子效应以及高分子海洋防污材料,展示了QCM-D技术在高分子研究中的广阔应用前景. QCM-D可同时检测界面高分子薄膜的质量变化和刚性变化,从而反映其结构变化. 与光谱型椭偏仪联用后,还可同步获取界面高分子薄膜的厚度变化等信息,可以有效解决相关高分子研究中的问题. 希望本文能够对如何利用QCM-D技术开展高分子研究起到一定的启示作用,使这一表征技术能够为高分子研究解决更多问题.
基于原子力显微镜的单分子力谱技术在高分子表征中的应用
张薇, 侯矍, 李楠, 张文科
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20266
[摘要](54) [PDF 2330KB](0)
摘要:
基于原子力显微镜(AFM)的单分子力谱技术以其操作简便、适用面广等优势,成为了单分子领域应用最为广泛的技术之一。本文阐述了该技术的基础原理与实验技巧,包括仪器构造、工作原理、探针与基底的选择、样品固定、实验操作、单分子信号的获得以及数据处理。介绍了基于AFM的单分子力谱技术在合成高分子及生物大分子表征中的典型应用及前沿进展。AFM单分子力谱技术将有助于建立合成高分子的链结构、链组成与单链弹性以及链间相互作用与其宏观力学性能间的关联,帮助理解生物大分子的结构、相互作用与其生物功能之间的联系。
TPU微孔发泡材料的表观密度与其力学性能的关系
刘芳, 赵志刚, 杨雪, 潘鸽, 石彤非, 许东华, 翟文涛
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20236
[摘要](130)
摘要:
用高压CO2流体通过升温发泡法制备了一系列不同表观密度的TPU微孔发泡材料,探究了TPU发泡材料的表观密度与其力学性能的关系. 微孔发泡材料的泡孔结构和表皮结构由扫描电子显微镜表征;不同表观密度材料的力学性能利用万能材料试验机和旋转流变仪表征. 研究发现:TPU微孔发泡材料的表观密度主要是由材料皮层厚度占比和泡孔层密度决定的,皮层厚度占比越小和泡孔面积占有率越高,泡沫的表观密度越小;微孔发泡材料在线性应变区的压缩模量E与材料表观密度的关系为:E1.7,符合泡沫材料压缩模量与表观密度呈指数关系的基本结论;循环压缩实验中,随微孔发泡材料表观密度减小,损耗百分比增大,残余应变减小;流变实验中,微孔发泡材料的模量随表观密度变化没有明显的变化,阻尼因子tan随泡沫表观密度变化不呈单一的规律性. 同时,阐明了微孔发泡材料的压缩模量E和损耗百分比随表观密度变化的机理.

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高分子学报2021年第2期目录
2021, 52(2).
[摘要](111) [PDF 13560KB](1)
摘要:
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综述
共轭聚合物水凝胶的制备与应用进展
余明清, 廖耀祖, 朱美芳
2021, 52(2): 113-123. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20186
[摘要](1379) [HTML全文](835) [PDF 2715KB](2)
摘要:
共轭聚合物水凝胶是利用共轭聚合物制备的水凝胶材料,兼备水凝胶的力学性质、溶胀性质和共轭聚合物优异的电化学特性. 共轭聚合物水凝胶的制备方法多样,主要有原位聚合、直接填充、物理交联和化学交联等. 同时,在面对环境和能源领域的应用挑战时,共轭聚合物水凝胶具备良好的发展潜能,可广泛应用于药物释放、能量转换、能量储存、传感器、组织损伤修复和污水处理等诸多领域. 本文系统归纳了共轭聚合物水凝胶的制备方法和应用,对其研究目前存在的主要问题以及未来发展方向进行了分析.
响应性交联液晶高分子仿生致动器的研究进展
王格格, 张居中, 刘水任, 王向红, 刘旭影, 陈金周
2021, 52(2): 124-145. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20179
[摘要](1094) [HTML全文](851) [PDF 3766KB](3)
摘要:
交联液晶高分子兼具液晶取向有序性和交联聚合物熵弹性等特点,能够以动态可调节和可逆的方式来模仿生物体的行为,在仿生器件、柔性机器人、智能表面、生物医药等领域具有良好的应用前景. 本综述总结了近几年智能响应性交联液晶高分子在仿生致动器方面的研究进展,从响应性交联液晶高分子的结构和驱动机理出发,讨论了响应性交联液晶高分子的合成工艺、制备技术和成型方法,以及响应性交联液晶高分子对光、热、磁、湿度的响应. 此外,介绍了响应性交联液晶高分子致动器在柔性机器人、人工肌肉、微流体运输等领域的应用. 最后,对响应性交联液晶高分子的发展前景进行了展望. 这项工作主要讨论了响应性交联液晶高分子,旨在为具有新颖功能和更有挑战性的智能微型致动器提供新的设计思路.
粒子-聚合物相互作用与粒子-粒子相互作用对聚合物基纳米复合物力学性能的影响
李少范, 温向宁, 鞠维龙, 苏允兰, 王笃金
2021, 52(2): 146-157. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20189
[摘要](1006) [HTML全文](610) [PDF 2181KB](3)
摘要:
聚合物基纳米复合物(PNCs)具有比传统高分子材料更加优异的光学、力学、热力学等性能,广泛应用于各个工程领域. 而纳米粒子(NPs)对材料性能提高的机理则是当前聚合物纳米复合物领域研究的重要问题,聚合物纳米复合体系相互作用的影响因素众多,至今尚未明确并完整建立复合体系相互作用与性能增强之间的关系. 本文总结了近年来关于纳米粒子填充聚合物基体力学性能的研究,从粒子-聚合物相互作用和粒子-粒子相互作用角度阐述了聚合物纳米复合体系力学性能的增强机理,并根据体系中不同的结构关系分别总结了聚合物/未改性纳米粒子复合体系和聚合物/聚合物接枝纳米粒子复合体系中影响力学性能的因素. 该部分内容具有重要的理论和实践意义,有助于构建复合体系微观结构与宏观性能之间的关系,进而对微观层面调控PNCs的力学性能提供指导.
论文
用于压力传感的还原氧化石墨烯/丝蛋白基多孔复合材料
陶瑜, 顾恺, 邵正中
2021, 52(2): 158-165. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20151
[摘要](767) [HTML全文](528) [PDF 1777KB](0)
摘要:
利用丝蛋白能够在还原氧化石墨烯片层上发生选择性聚集的特性,制备了还原氧化石墨烯片层上富集有丝蛋白微纤且分散性良好的还原氧化石墨烯片和丝蛋白混合溶液,并通过冷冻以及低温乙醇处理的方法得到一系列不同比例的还原氧化石墨烯/丝蛋白基多孔复合材料. 随后,采用溶液浸泡的方法在多孔材料表面再次沉积还原氧化石墨烯,以进一步提高还原氧化石墨烯/丝蛋白基多孔复合材料的压敏导电性. 系统观察和测试结果表明,还原氧化石墨烯的引入,不仅使得多孔材料内部出现了相应的微纳结构,同时也提高了多孔材料的力学性能. 还原氧化石墨烯/丝蛋白基多孔复合材料在完全湿态下兼具较好的强度和弹性,可以在0%~80%的压缩应变之间实现良好的压缩回复效果和压力传感性能. 其中,最佳比例下的还原氧化石墨烯/丝蛋白基多孔复合材料在低压力下的灵敏度可达0.15 kPa−1,在0 ~ 17.3 kPa范围内能够高效工作并且具有优异的电学稳定性和耐疲劳性. 因此,还原氧化石墨烯/丝蛋白基多孔复合材料因其高灵敏度、宽工作范围、结构可调以及可塑性好等诸多优点,有望在柔性压力传感方面获得较好的应用.
果胶粘结剂在锂硫电池中的应用研究
徐翰涛, 邹振宇, 唐犇, 陈周, 张焕瑞, 陈锦春, 崔光磊
2021, 52(2): 166-175. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20157
[摘要](944) [HTML全文](653) [PDF 1768KB](3)
摘要:
锂硫电池由于其超高理论能量密度(2567 Wh·kg−1),较低的成本,以及环境友好性,被视为下一代储能设备的有力竞争者之一. 鉴于粘结剂在稳定硫正极结构和抑制多硫化物穿梭方面可发挥重要作用,发展高性能硫正极粘结剂是改善锂硫电池性能的有效途径之一. 本文研究了以果胶作为锂硫电池正极粘结剂的可行性. 研究表明,采用果胶作为粘结剂的锂硫电池在电化学循环测试中首次放电比容量可达1210.6 mAh·g−1,并且在200次循环后仍有837.4 mAh·g−1的放电比容量,明显优于羧甲基纤维素钠-丁苯橡胶复合粘结剂的电池性能. 经研究证实果胶粘结剂性能优良的原因在于其可以有效确保多壁碳纳米管/硫复合正极的结构稳定性并抑制多硫化物的穿梭.
苯基次磷酸盐离聚物/聚磷酸铵协效阻燃增韧改性聚乳酸
伍聪, 杨丹丹, 吴刚, 陈思翀
2021, 52(2): 176-185. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20161
[摘要](847) [HTML全文](658) [PDF 1474KB](3)
摘要:
通过将双端羟基的聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)预聚物以及苯基次磷酸离子盐扩链得到一种含苯基次磷酸盐的离子共聚物,将其与聚磷酸铵(APP)复合用于协同改性聚乳酸,离聚物中苯基次磷酸盐结构与APP具有优异的协同阻燃PLA的作用,同时该离聚物中PLA与苯基次磷酸盐结构有效提升了APP在PLA中的分散能力,最后该离聚物中PCL柔性链段有效改善了PLA的韧性,最终得到更高效阻燃性能且韧性也较好改善的PLA/PCLA-PIU/APP复合材料. 一方面,离聚物中苯基次磷酸盐结构与APP协同有效促进了PLA的成炭,形成更连续致密的炭层从而阻隔可燃气体的释放,达到更好的阻燃效果. 锥形量热、残炭的扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、拉曼光谱等测试证实了这一结果,与纯PLA以及仅使用APP的PLA/APP相比,PLA/PCLA-PIU/APP的热释放速率与总热释放均降低,同时残炭的石墨化程度更高,形成了更为致密的炭层. 另一方面,力学性能测试结果表明,离聚物中PCL柔性链段的存在使得与APP复合改性后的PLA的韧性相比纯PLA和PLA/APP有较大的提升;SEM测试表明,离聚物中PLA与苯基次磷酸盐结构起到增容作用,提升了APP在PLA中的分散性.
流化床聚合反应器两种操作模式下乙烯共聚物的链结构与力学性能
胡晓波, 杨遥, 蒋斌波, 王靖岱, 阳永荣
2021, 52(2): 186-195. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20140
[摘要](844) [HTML全文](446) [PDF 1278KB](0)
摘要:
采用制备型升温淋洗分级方法,对流化床聚合反应器在持液操作模式和冷凝态操作模式下生产的A、B两种乙烯/1-丁烯/1-己烯三元共聚物进行了分级,并结合多种分析手段对样品及其各级份进行了结构表征,同时测试对比了A、B两种聚乙烯样品的力学性能. 结果表明,与冷凝态操作模式生产的聚乙烯样品B相比,持液操作模式下生产的聚乙烯样品A的拉伸屈服强度、拉伸断裂强度、断裂伸长率、冲击强度和雾度都比样品B优异. 样品A的低温淋洗级份相对含量低于样品B,而其高温淋洗级份相对含量高于样品B;样品A低温淋洗级份的分子量略低于样品B,而其高温淋洗级份的分子量高于样品B;样品A的薄片晶含量和厚片晶含量都比样品B多,同时样品A的片晶厚度分布比样品B宽;样品A的总支化度以及每个级份的支化度都比样品B高,且样品A的支链在分子链间的分布比样品B宽,即样品A的支链比样品B的支链更倾向于生长在高分子量部分. 通过以上表征分析,发现持液操作模式下生产的样品A比冷凝态操作模式下生产的样品B的物理使用性能更加优异,适合制备高性能的拉伸缠绕膜.
一种新型老化评价系统及在聚乙烯复合材料中的应用
安振华, 杨睿
2021, 52(2): 196-203. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20150
[摘要](1042) [HTML全文](695) [PDF 1237KB](4)
摘要:
建立了一种高灵敏度、多环境因素耦合的新型老化评价系统,可以实现在光、热、氧、湿等多种环境因素条件的耦合下,对高分子材料快速、灵敏、实时、无损的老化评价. 该系统被用于聚乙烯(PE)复合材料的稳定性和老化状态的评价以及PE老化动力学的研究. 结果表明,该系统测定的CO2生成速率与PE复合材料自然老化下的氧化程度具有良好的对应性,同时能够精确反映PE复合材料的自然老化状态—不同自然老化时间的PE复合材料,其CO2生成速率与羰基指数的对数呈线性关系. 此外,该系统还可以快速、准确地测定PE老化过程的活化能.
基于同步辐射超小角X射线散射的高密度聚乙烯空洞化行为研究
付莲莲, 卢影, 姜志勇, 门永锋
2021, 52(2): 204-213. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20147
[摘要](1030) [HTML全文](606) [PDF 1632KB](0)
摘要:
以一系列高温结晶后自然冷却的高密度聚乙烯(HDPE)为研究对象,利用同步辐射超小角X射线散射(USAXS)和示差扫描量热技术(DSC)对样品的微观结构进行了分析,并在线研究了单轴拉伸过程中的空洞化行为. 结果表明,结晶温度高于110 °C后自然冷却到室温的样品中存在热稳定性不同的两组片晶,等温过程形成结构完善的厚片晶,而在冷却过程会形成有缺陷的薄片晶,两组片晶的熔点分别在133和110 °C附近. 在30 °C拉伸时,所有样品都可观察到空洞化并伴随发白现象. 并且,等温结晶中形成片晶厚度越大的样品,相应的空洞化现象越明显. 在拉伸过程中,空洞出现在屈服点附近,其法向方向平行于拉伸方向,后随应变的增加发生转向,法向方向与拉伸方向垂直. 样品中空穴的长度为900~1200 nm. 另一方面,随着冷却过程生成薄片晶比例的增加,空洞化趋势下降. 此外,提高拉伸温度,样品更倾向发生塑性形变,空洞化程度减弱.
电子束辐照法制备交联共混物聚(ε-己内酯)/苯乙烯-丙烯腈共聚物的结晶动力学研究
王佳, 徐翠, 张娟, 王学会, 王志刚
2021, 52(2): 214-222. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20168
[摘要](825) [HTML全文](588) [PDF 1467KB](1)
摘要:
将线形聚(ε-己内酯)(PCL)、苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)和三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)熔融共混,通过电子束辐照法制备了3组凝胶含量不同的交联PCL和PCL/SAN共混物样品. 采用相差显微镜(PCOM)观察发现PCL与SAN具有良好的相容性. 利用示差扫描量热法(DSC)和偏光显微镜(POM)研究了交联PCL和PCL/SAN共混物的等温结晶动力学和非等温结晶行为. 结果表明,当体系交联程度相近时,交联聚己内酯的结晶动力学随SAN含量的增加而明显减慢. 在SAN含量相同时,交联聚己内酯的结晶速率随交联程度增大而减小. 对分离提取的线形和交联组分进行结晶动力学的研究则表明SAN引入对PCL的结晶速率起到了关键性的抑制作用.
  • 主编: 张希

    创办时间: 1957

    主管: 中国科学院

    主办: 中国科学院化学研究所
             中国化学会

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