ISSN 1000-3304CN 11-1857/O6

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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.issn1000-3304.2021.20204
[摘要](147) [HTML全文](116) [PDF 13433KB](0)
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.
废弃一次性医用口罩的回收利用与化学升级再造
陈海明, 董侠, 赵莹, 王笃金
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20136
[摘要](1295) [HTML全文](688) [PDF 2216KB](9)
摘要:
自新冠肺炎疫情以来,全球对一次性医用口罩(disposable medical masks, DMMs)等医疗物资的需求不断攀升,根据流行性传染病专家预判,在未来很长一段时间内,通过佩戴口罩阻隔细菌和病毒等将成为生活常态. 如何处理大量废弃DMMs,是全球各个国家和地区面临的重要课题. 本综述从化学升级再造(chemical upcycling)的角度出发,综述和展望了废弃DMMs的主体材料(聚丙烯,PP)回收的现状和未来升级再造的途径,包括机械共混、化学改性、可控降解、物理加工改性等,并分析了各种途径的优劣势,指出将废弃PP通过化学方法有选择性地转换为产品种类单一的相关化学品、燃料和高附加值的相关材料,是实现将废弃DMMs变“废”为“宝”和可持续发展的根本方法.
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](283) [HTML全文](132) [PDF 1179KB](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.
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
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20179
[摘要](146) [HTML全文](114) [PDF 5160KB](1)
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.
丝素蛋白纤维及功能化材料的设计与构筑
范苏娜, 陈杰, 顾张弘, 姚响, 张耀鹏
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20172
[摘要](853) [HTML全文](233) [PDF 3646KB](0)
摘要:
随着环境污染、资源枯竭和医疗健康等问题的加剧,研发同时满足特定使用性能、安全性及可再生性的新型材料成为当前的发展趋势. 而丝素蛋白材料正是以天然蚕丝为基本原材料,经一定的加工和功能化而形成的具有特殊结构、独特性能和广泛应用的生物质材料,近年来在生物医药、生物电子、智能传感等领域展现出巨大的应用潜力. 本专论总结了丝素蛋白纤维及功能化材料的最新成果,结合本课题组相关工作,重点阐述了再生丝素蛋白纤维的仿生制备、生物医用支架的构筑与功能化、智能电子材料的设计以及天然多功能蚕丝及其构筑基元制备的研究进展,以期为高性能丝素蛋白材料的设计与构筑提供指导和借鉴.
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
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20186
[摘要](367) [HTML全文](309) [PDF 2774KB](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.
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
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20168
[摘要](315) [HTML全文](186) [PDF 1447KB](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.
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
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20161
[摘要](331) [HTML全文](245) [PDF 1468KB](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.
从天然动物丝到丝蛋白基材料的研究
杨公雯, 顾恺, 邵正中
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20142
[摘要](540) [HTML全文](223) [PDF 2919KB](2)
摘要:
作为具有优异综合力学性能的天然蛋白质纤维,丰产的动物丝特别是蚕丝长期伴随着人们的日常生活,近十余年来,各种具有特色的功能性丝蛋白基材料更是层出不穷. 但在探索动物丝和丝蛋白基材料的过程中,动物丝纤维是经由蚕或蜘蛛等动物的纺器而纺制得到的简单事实往往被忽视;换言之,动物丝实际上是动物对丝蛋白进行体内“加工”后的产物,也是丝蛋白基材料中的一种. 因此,天然动物丝中独特的各等级间构效关系与丝蛋白基材料的构效关系之间并不存在着必然的传承效应. 本文着重介绍了我们在对动物丝和丝蛋白基材料探索中的经验和体会,即在强调以丝蛋白分子链结构与性能及其之间的关系为研究重点的基础上,从比较和发掘各种天然动物丝的特性入手,进而了解丝蛋白分子链在本体和溶液中的行为,并通过对动物丝蛋白分子链聚集态结构的调控,以达到设计制备一系列多形貌和多功能的动物丝蛋白基材料的目的.
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
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20151
[摘要](309) [HTML全文](207) [PDF 1759KB](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.
可注射水凝胶及其在再生医学领域的应用
冯茜, 张琨雨, 李睿, 边黎明
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20126
[摘要](388) [HTML全文](239) [PDF 10775KB](9)
摘要:
近年来,由工程生物材料制成的可注射治疗剂正变得越来越流行,并推动传统的临床实践走向微创化. 可注射水凝胶由于其可调控的物理及化学特性、可控的降解性能、高含水量以及在微创方式下实现递送的能力,在组织工程和药物递送领域中变得越来越重要. 研究者们已开发出例如原位交联水凝胶、大孔水凝胶、水凝胶微粒、动态交联水凝胶等一系列性能独特的可注射水凝胶. 通过调控水凝胶的固含量和交联密度,并引入适当的共价或非共价相互作用,例如静电相互作用、疏水相互作用等,这些水凝胶可在注射过程中实现生物活性分子的递送 . 同时,可注射水凝胶亦可用于细胞的递送,提供细胞培养所需的三维环境,并通过调控力学性能、化学修饰、生物功能化修饰等手段调控细胞黏附、增殖、分化等行为. 本文旨在回顾近年来可注射水凝胶的设计和制备的相关进展,以及其在再生医学中的应用,并对该领域存在的挑战和潜力进行了展望.
合成高分子基温敏水凝胶在眼病治疗中的研究进展
刘敏华, 南开辉, 陈杨军
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20152
[摘要](673) [HTML全文](375) [PDF 3847KB](0)
摘要:
由于眼部存在角膜/结膜屏障、血-房水屏障和血-视网膜屏障等,有效的眼部给药依然面临巨大挑战. 近年来,温敏水凝胶在眼部给药领域受到了广泛关注. 在室温下,温敏水凝胶材料呈液态,便于以局部滴加或玻璃体内注射的方式给药;当与眼部接触升温并超过其临界成胶温度时,能以物理交联的方式快速凝胶化,从而实现原位缓释给药,提高药物生物利用度. 在众多温敏水凝胶材料中,合成高分子具有材料和功能多样化等优势,其中较常见的为泊洛沙姆、聚乙二醇/聚酯和聚(N-异丙基丙烯酰胺). 本综述首先介绍了以上3类合成高分子基温敏水凝胶材料的制备方法和成胶特性. 然后,围绕眼部给药存在的难点,探讨这些温敏水凝胶在治疗角膜病、干眼症、青光眼和眼部炎症等各种眼病中的相关研究进展. 最后,我们比较了这3种水凝胶在使用性能上的优缺点,并对未来眼科温敏水凝胶的材料设计提出了设想和展望.
聚芳醚酮可纺性和结构优化的研究进展
董大林, 宾月珍, 蹇锡高
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20130
[摘要](515) [HTML全文](251) [PDF 2190KB](7)
摘要:
聚芳醚酮作为特种工程塑料,具有优异的耐热性、耐候性、耐溶剂性以及机械强度高等特点. 本文综述了无定型聚芳醚酮以及结晶型聚芳醚酮纤维制备的研究现状以及基于可纺性的聚合物结构优化的研究进展. 在物理改性方面,通过将聚芳醚酮与无机润滑剂、热致液晶聚酯以及热致液晶聚芳醚酮共混,聚合物合金的加工性能以及聚合物纤维的机械性能均得到提升. 在化学改性方面,通过磺化、氯甲基化、开环聚合、多元共聚、液晶基元的引入、不同侧基的引入、扭曲非共平面结构的引入以及热致液晶聚酯的引入等手段,聚合物的加工手段得到丰富,聚合物的溶解能力以及聚合物纳米纤维膜的离子传导能力得到提升. 借助化学改性,聚芳醚酮纳米纤维膜在燃料电池离子交换膜等新兴领域的应用得到拓展. 在相应领域,无定型聚芳醚酮以及结晶型聚芳醚酮的结构与性能仍有较大的提升潜力.
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
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20140
[摘要](433) [HTML全文](133) [PDF 1466KB](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.
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
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20157
[摘要](466) [HTML全文](265) [PDF 1749KB](2)
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.
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
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20150
[摘要](563) [HTML全文](329) [PDF 1214KB](2)
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.
受限于两平行板间的对称星形共聚物AmBm熔体相行为的格子自洽场理论研究
张景雪, 吴佳坪, 王强, 李宝会
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20119
[摘要](644) [HTML全文](264)
摘要:
采用格子自洽场理论计算研究了受限于2个平行板间的对称星形共聚物AmBm (m = 1, 2, 3, 4, 5)熔体形成的层状相结构. 在给定的相互作用下(χNAB不变,χ为Flory-Huggins相互作用参数,NAB = (N − 1)/m为单个聚合物分子中一对AB臂的总链节数目),针对平行板间距为体相周期的情况,系统考察了共聚物链长N和单个聚合物分子中A(或B)臂数目m对受限层结构细节及层取向的影响. 由计算结果,当NNAB不变时,受限层的归一化界面宽度随m的增大而减小. 受限板为中性时,垂直层结构的单链自由能比平行层结构的低. 随着板对共聚物中一种嵌段的选择作用Λ的增大,体系发生垂直层到平行层的转变,该转变为一阶相变. 当m不变时,N越小,上述转变出现在越大的Λ值处,体系越容易保持垂直层结构. 并且N越小,层状结构周期越小. 当NNAB不变时,m越大体系越容易保持垂直层结构. 总之,星形共聚物的链长越短、臂数越多时,垂直层稳定的Λ区间越大、层状结构的界面宽度越小. 这些结论可以指导刻蚀应用中对体系参数的选择.
基于聚醚胺(PEA)动态交联网络的多重响应性表面褶皱图案
张轶洁, 李甜甜, 马晓东, 印杰, 姜学松
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20133
[摘要](611) [HTML全文](291) [PDF 1298KB](5)
摘要:
刺激响应性表面图案赋予了材料动态可调的表面性能,是智能材料领域研究的热点,然而如何通过简单有效的方法构建这类动态表面图案也是该领域的难点. 本文将动态硼酸酯键和光可逆二聚基团引入到聚醚胺(PEA)交联网络中,通过双层褶皱体系构建一系列具有光和湿度刺激响应性表面褶皱图案. 在365 nm紫外光照和加热的条件下,蒽基团(AN)的光二聚与硼酸键的形成使得上表层聚醚胺模量变大,产生微米级表面褶皱图案;在254 nm紫外光照射或水蒸气作用下,聚醚胺网络解交联,表面褶皱图案消失;利用光化学时空分辨的特性,通过光掩膜板光照还可以制备多层次动态表面褶皱图案. 这种多重刺激响应性表面褶皱图案为构建智能聚合物表面提供了新思路,在传感和防伪等领域具有潜在的应用前景.
基于聚乙二醇接枝丙烯酸树酯光固化电解质的制备及性能研究
郑鹏轩, 王向伟, 王栋, 于志伟
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20121
[摘要](504) [HTML全文](263) [PDF 1146KB](2)
摘要:
聚氧化乙烯(PEO)(聚乙二醇(PEG))和丙烯酸树脂在聚合物基电解质中具有很好的应用,本文通过紫外光引发单/双官能度的聚乙二醇接枝丙烯酸树脂单体聚合构建了离子电导率高、易于封装,可避免电解质泄漏的准固态聚合物电解质. 通过调控聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDA)和甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯(PEGMA) 2种单体的比例以及锂盐溶液的含量,成功制备出具有高离电导率的准固态聚合物电解质. 采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR),电化学工作站对PEGMA/PEGDA基聚合物电解质进行表征,研究各组分比例对电解质的电化学性能影响. 当PEGMA/PEGDA单体比例为75/25,锂盐溶液的占比为75%时,形成的薄膜状态电解质表现出1.96 × 10−3 S·cm−1的高离子电导率,较原始配比提高了14倍. 将制备的电解质应用于电致变色器件,在580个变色循环后,器件依然可以实现稳定快速的颜色切换,2种颜色变换时间均在3 s以内,本文中研究的聚醚接枝丙烯酸树酯基电解质材料在电致变色器件中有较好的应用前景.
两性离子水凝胶的研究进展
李平, 曾良鹏, 郭宏磊, 郭辉, 李伟华
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20124
[摘要](901) [HTML全文](473) [PDF 4155KB](19)
摘要:
两性离子水凝胶是一类具有独特结构特点的软物质材料,其三维高分子网络中富含阴阳离子基团,同时在宏观上表现出电中性. 基于其结构的特殊性,两性离子水凝胶在近十余年来得到了广泛关注和深入研究. 本综述系统介绍了两性离子水凝胶的功能特点,详细总结了两性离子水凝胶在生物医学、凝胶电解液、传感器和驱动器等领域的应用,深入解析了制约两性离子水凝胶应用的主要因素并总结展望了两性离子水凝胶在未来发展中面临的挑战与机遇.
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
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20147
[摘要](532) [HTML全文](258) [PDF 1615KB](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.
增强型聚四氟乙烯-全氟丙基乙烯基醚中空纤维膜表面结构调控及油水分离性能
舒溪, 肖长发, 陈凯凯, 张泰, 凌浩洋
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20101
[摘要](705) [HTML全文](279) [PDF 1947KB](3)
摘要:
为解决含油废水处理难题,以聚四氟乙烯-全氟丙基乙烯基醚(PFA)为成膜聚合物,聚乙烯醇(PVA)为粘接剂,采用浸渍-烧结法制备了聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)编织管增强型(PBR)中空纤维膜,通过改变烧结温度及石墨烯(GE)含量对膜表面结构进行调控,并采用扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)、傅里叶红外分析(FTIR)、孔径分析及油水分离试验等考察其对膜结构及油水分离性能影响. 结果表明,随烧结温度升高,油通量减小;随GE含量增加,膜的水接触角、表面粗糙度及孔隙率减小,油通量先增大后减小,油水分离效率逐渐增大;对油包水乳液PBR-PFA/GE中空纤维膜可用于油水分离过程,在−0.02 MPa时,对不同油品分离效率均高于97%,且对油包水乳液具有一定的破乳化能力,循环使用后,通量恢复率保持较好.
基于快速热释放功能的相变偶氮苯/织物复合材料
徐天宇, 冯奕钰, 封伟
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20146
[摘要](526) [HTML全文](312) [PDF 1077KB](3)
摘要:
针对偶氮基光敏分子存在放热速率慢和温度难以控制的难点,在分子结构设计基础上,采用氧化偶合法制备了具有固-液相变功能的4,4′-对-二正己基偶氮苯(AZO-L6). 由于分子间作用力较低,偶氮苯分子呈现低熔、快异构化的特点,在发生反-顺异构化转变时大幅降低分子的熔点. 固-液相变过程实现了光热能和相变焓的存储,在结构回复时同时放出储存的能量(231.8 kJ/kg),并将相变偶氮苯应用于可穿戴聚合物复合织物中. 结果显示储能后的相变偶氮苯分子在蓝光(440 nm)刺激下在60 s内可将材料温度提升0.8 ℃,获得了具有自加热功能的可穿戴复合织物,为探索多功能自保温可穿戴装置提供了研究思路.
具有近红外光控释功能的邻苯二酚改性壳聚糖基可注射生物黏合剂的制备及性能
王黎安, 葛志青, 汪谟贞, 葛学武
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20005
[摘要](740) [HTML全文](300) [PDF 1907KB](5)
摘要:
在制备邻苯二酚基团改性壳聚糖(CS-pC)的基础上,将CS-pC乙酸水溶液与β-甘油磷酸钠(β-GP)水溶液混合形成可注射溶胶,该溶胶加热至体温附近(37 °C)时发生溶胶-凝胶转化,得到无细胞毒性且有优良抗菌和黏附性能的水凝胶(CS-pC/β-GP). 该水凝胶黏附在猪皮上的临界剥离强度可达4.9 kPa,是纯壳聚糖(CS)基水凝胶临界剥离强度(0.6 kPa)的8倍. 进一步在CS-pC/β-GP溶胶形成过程中加入水溶性药物盐酸多西环素(DH)和近红外光热剂金纳米棒(AuNR),即可以形成具有近红外光控释功能的CS-pC/β-GP/DH/AuNR水凝胶,其负载的DH在808 nm近红外激光照射下的释放速率是无光照下的6倍. 本工作为开发高效可注射型多功能邻苯二酚改性壳聚糖基生物黏合剂提供了新思路.
高力学强度细菌纤维素气凝胶纤维的连续化制备
张君妍, 孟思, 陈文萍, 成艳华, 朱美芳
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20143
[摘要](815) [HTML全文](428) [PDF 1471KB](6)
摘要:
气凝胶纤维因其高外表面积和高柔韧性在能量管理系统中具有潜在应用而引起了广泛关注. 但是,目前制备的气凝胶纤维力学强度较低,限制了其实际应用. 为提高气凝胶纤维力学性能,在始终保持细菌纤维素(BC)纳米纤维处于湿态下,利用NaOH/尿素/硫脲复合溶剂直接低温溶解原生BC,获得透明的BC纺丝原液;通过湿法纺丝制备了BC水凝胶纤维,经过水洗和冷冻干燥后处理,制得BC气凝胶纤维. 采用偏光显微镜(POM)、13C核磁共振(13C-NMR)和高级旋转流变仪研究BC在复合溶剂中的溶解过程与状态;利用全反射傅里叶变换红外吸收光谱(ATR-FTIR)、X射线衍射(XRD)和热失重(TG)研究BC溶解前后结构与性能变化;利用场发射扫描电镜(FESEM)、全自动比表面积和孔径分布分析仪、单丝强力仪对获得的BC气凝胶纤维结构与性能进行表征. 结果表明,复合溶剂在−15 °C条件下可以直接溶解原生湿态BC,最高溶解浓度为3 wt%;采用湿法纺丝制得高度多孔的连续BC气凝胶纤维,比表面积高达192 m2/g且具有优异的力学性能,断裂强度和杨氏模量高达(9.36 ± 1.68) MPa和(176 ± 17.55) MPa,如0.4 mg BC气凝胶纤维可以支撑高于其本身质量5 × 104倍的重物.
混合离子液体对聚甲基丙烯酸甲酯分子链缠结及松弛行为的影响
何玺, 罗欢, 牛艳华, 李光宪
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20116
[摘要](697) [HTML全文](297)
摘要:
首先通过两步法合成了具有双咪唑环阳离子结构的离子液体(DIL),并将其与单咪唑环离子液体(MIL)进行混合以调控黏度变化,混合离子液体(ILs)的黏度符合对数混合规则且随温度变化呈现Arrhenius型流体行为. 进一步通过动态流变、示差扫描量热(DSC)、电化学测试等方法研究了混合离子液体中DIL比例对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)链缠结和松弛行为的影响,并讨论了PMMA/ILs体系热稳定性、玻璃化转变及离子电导率等的变化. 结果表明,DIL独特的双咪唑环结构可与PMMA分子形成更多相互作用位点,从而导致凝聚缠结的形成,很大程度上限制了PMMA分子链的运动和松弛. 随DIL含量增加,PMMA/ILs体系的松弛时间、热分解温度、玻璃化转变温度等参数均呈增大趋势,但其离子电导率有所损失,这与DIL较大的分子尺寸和运动能力有关.
基于熔融接枝烷基链提升聚丁烯发泡行为研究
韩冲, 孙并臻, 宫瑞英, 李朝旭
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20109
[摘要](877) [HTML全文](428) [PDF 1616KB](8)
摘要:
聚烯烃材料引入长支化结构,能够提升材料熔体强度和异相成核作用,使聚合物具备更加优异的发泡性能,从而扩宽材料的应用领域. 本文利用甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)熔融改性聚丁烯(PB),发现其链段缠结程度提升,发泡行为改善. 通过红外谱图的化学结构分析以及材料的力学性能分析,发现随着SMA添加量的增加,材料拉伸强度降低,冲击强度呈现先升高后降低的趋势. 示差扫描量热(DSC)的分析结果表明改性PB的结晶度下降. 采用间歇釜式法制备PB发泡珠粒,利用扫描电子显微镜(SEM)研究发泡珠粒泡孔结构,结果表明:SMA改性后,发泡珠粒平均泡孔尺寸、孔径分布、泡孔密度都得到改善,发泡温度窗口加宽且发泡稳定性提升. 当添加SMA达到3份时,珠粒平均泡孔直径为12.3 μm,泡孔密度可达38 × 107个/cm3,发泡倍率接近12倍,其中泡孔密度和发泡倍率分别是纯PB发泡珠粒的9.2倍和1.6倍. 本文的研究成果为PB作为发泡材料奠定了工业化基础.
无助催化剂的[N,P]型钛系金属有机催化剂催化乙烯聚合反应研究
时子海, 张娇娇, 袁定坤, 张少蒙, 夏晓琪, 高克京, 李红明, 王秋璨, 义建军, 黄启谷, 赵众
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20098
[摘要](898) [HTML全文](366) [PDF 1074KB](25)
摘要:
软硬酸碱理论(HSAB)是由Pearson根据Lewis酸碱电子理论提出来的一种新的酸碱理论,可以用于解释各种化学反应,尤其是在配位化学方面有着较好的应用. 本文合成了6种含有不同结构的新型[N,P]型Ti系催化剂,在不添加助催化剂的条件下催化乙烯聚合,还探讨了乙烯聚合条件,催化剂Cat. 5 的催化活性可达2.83 × 105 gP∙(molM)−1∙h−1,得到的聚乙烯的分子量为8.6 × 105 g/mol. 6种催化剂催化乙烯聚合所得聚乙烯的分子量分布在2.2 ~ 2.5,熔点均在135 °C左右. 采用HSAB理论对配体、配体与Ti4+的反应,以及乙烯单体与催化剂之间的软硬酸碱匹配性进行了探讨,发现与Me和H比较,配体苯胺苯环上取代基为吸电子基团时,得到的聚乙烯分子量更高,催化活性也较高. 密度泛函理论(DFT)计算表明,乙烯单体更容易从中心金属原子的左边与M―C键进行配位、插入反应,Cat. 5 进行乙烯插入时的能垒较低,较易进行乙烯的配位、插入,配体苯胺苯环上引入吸电子基团有利于催化剂活性中心的稳定,获得更高分子量的聚乙烯. 实验数据与软硬酸碱理论和密度泛函理论分析结果接近.
单轴拉伸对聚偏二氟乙烯薄膜压电响应性能的影响
王继甜, 陈卓, 汪宇琪, 楚一帆, 潘萌, 董丽杰
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20099
[摘要](1057) [HTML全文](617) [PDF 1192KB](2)
摘要:
采用溶液涂覆成膜工艺制备聚偏二氟乙烯(PVDF)薄膜,对其进行单轴拉伸制得不同拉伸比(R = 3, 5, 7)的PVDF薄膜. 研究了不同拉伸比对薄膜化学结构、结晶行为、铁电性能及压电响应性能的影响,实现了对PVDF结晶相的本征压电响应性能的增强. 单轴拉伸使PVDF结晶度提高,同时促使其结晶相由α相向β相转变;拉伸比越大,极性β相相对含量越高,当拉伸比为7时,薄膜β相的相对含量最高达到85.12%,此时薄膜的电输出性能最佳:外加电场为200 MV/m时,其剩余极化强度为2.69 μC/cm2;应变为5%时,其平均闭路电流密度为58.92 nA/cm2,平均开路电压为89.70 mV.
伯胺功能化苯乙烯/丁二烯共聚物合成及其组成分布调控
沈禾雨, 冷雪菲, 韩丽, 杨琳燦, 李超, 张松波, 雷岚, 马红卫, 李杨
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20107
[摘要](718) [HTML全文](464)
摘要:
苯乙烯/丁二烯共聚物是一种有广泛应用基础的弹性体材料,对其结构的控制是调控材料性能的关键. 对于序列无法精准控制的共聚合体系,需要对其结构进行组成分布控制. 本文在伯胺DPE衍生物、苯乙烯和丁二烯的三元共聚合体系中,通过改变投料顺序,合成分子量相近、组成分布不同的伯胺功能化丁苯共聚物(ran-NFSBC和grad-NFSBC),并对聚合动力学开展研究. 在ran-NFSBC中,苯乙烯对伯胺DPE衍生物的竞聚率为2.58,伯胺DPE衍生物的转化率为71.7%,且苯乙烯组成为无规分布趋势. 在grad-NFSBC中,伯胺DPE衍生物完全转化,并利用定时取样测定其组成分布,苯乙烯组成呈现梯度分布趋势. 最后,利用DSC测试初步揭示了组成分布对丁苯共聚物热性能的影响.
非溶出抗菌PVA/PHMG水凝胶及其增强
贡吴玲, 危大福, 张韶天, 叶晶蕴, 郑安呐, 管涌
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20080
[摘要](910)
摘要:
通过冻融法制备了非溶出型的抗菌聚乙烯醇/聚己基胍盐酸盐(PVA/PHMG)水凝胶. 红外光谱表明:PHMG的胺基与PVA的羟基之间存在明显的氢键作用,这种作用赋予了PHMG非溶出性. PVA/PHMG水凝胶有非常优异的抗菌效果,并且拉伸强度为PVA水凝胶的2.2倍. 进一步分别以氧化石墨烯(GO)和二氧化硅(SiO2)为增强剂,制备了PVA/PHMG/GO水凝胶和PVA/PHMG/SiO2水凝胶. 两种复合水凝胶同样显示非溶出性抗菌性能;抗菌率在99.99%以上,水洗或水中浸泡7天后抗菌率未降低. GO、SiO2与PVA/PHMG形成氢键,显著增强了水凝胶的拉伸强度. PVA/PHMG/GO和 PVA/PHMG/SiO2水凝胶的拉伸强度分别是PVA/PHMG水凝胶的1.6倍和3.3倍.
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
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20189
[摘要](178)
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.
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](108)
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。
线性脂环族聚酰胺材料微观结构对宏观性能的影响
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](57)
摘要:
以重复单元结构不同的三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、聚集态结构与宏观性能的关系。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;聚集态结构影响宏观性能,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AIE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](74)
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,利用水热法制得三种新型非共轭AIE聚合物. 通过荧光光谱、紫外-可见光光谱、FTIR、XPS等表征方法,研究了三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:三种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小时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 μM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 μM.
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](62)
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具有可在水相环境下进行,氧气耐受性好,反应速度快,易于启动与终止反应,反应程度和区域可控,设备简单,适合工业化生产等优势,已被越来越广泛地应用于生物医用材料表面改性. 本文首先简要介绍光引发活性接枝聚合的引发体系,然后结合本课题组相关研究工作,总结光引发活性接枝聚合在生物医用领域的最新研究进展,最后展望生物医用材料表面光引发活性接枝聚合研究的发展趋势.
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](74)
摘要:
高电压正极的商业化是实现锂离子电池高能量密度的关键条件. 然而,锂离子电池在高电压情况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等问题,严重制约高电压正极材料的商业化. 粘结剂作为正极材料的重要组成部分,除了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着积极的作用,因此,粘结剂的优化可以有效的解决上述的难题. 但是传统的PVDF粘结剂却无法满足高电压运行的要求,因此发展新型粘结剂已成为高电压锂离子电池发展的重要方向之一. 本文提出了高电压正极粘结剂需具备的必要条件,综述了近些年来高电压正极粘结剂的研究及发展现状,介绍了各种粘结剂对锂离子电池性能的影响机制,并讨论了开发高电压正极粘结剂的途径和发展前景.

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高分子学报2020年11月第11期目录
2020, 51(11).
[摘要](176) [PDF 2600KB](0)
摘要:
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研究亮点评述
可回收的交联超分子聚脲材料
唐本忠
2020, 51(11): 1187-1189. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20184
[摘要](478) [HTML全文](260) [PDF 601KB](6)
摘要:
热固性塑料的共价交联网络结构赋予了材料优异的力学性能和尺寸稳定性,但也使其难以再加工及循环利用. 废弃的热固性塑料造成了严重的资源浪费和环境污染. 最近,清华大学徐江飞、张希及合作者通过超分子单体的共聚合,将低含量的多重氢键基元引入交联聚合物的主链中,制备了可回收的交联超分子聚脲材料. 这一材料既保有了交联聚合物的优良力学性能,又充分利用了超分子聚合物动态可逆的特点,使其具有了可回收和可再生的性质. 该项研究的分子设计思路简洁精美,可用于制备不同的交联聚合物,有望成为具有一定普遍意义的循环再利用材料设计的新策略.
专论(特约专论)
含硒动态共价高分子
夏嘉豪, 谭以正, 许华平
2020, 51(11): 1190-1200. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20134
[摘要](855) [HTML全文](446) [PDF 4076KB](3)
摘要:
动态共价键是一种在外界刺激下能够发生断裂、生成、重组的特殊化学键,它们在自修复材料、形状记忆材料等动态高分子的研究中扮演重要角色. 我们课题组近年系统地研究了一系列具有不同响应特征的含硒动态共价键家族,包括可见光响应的Se—Se键和Se—Te键、紫外光响应的Se—S键以及超声响应的Se—N键等. 将这些含硒动态键引入高分子中可以赋予材料一系列独特的动态特征. 本文总结了我们课题组在含硒动态共价高分子领域的研究工作,从一系列具有不同结构和刺激响应特征的含硒动态键出发,随后介绍它们在高分子材料中的应用. 例如,基于可见光响应的二硒动态交换反应,含二硒键的高分子材料可以在可见光照射下实现远程自修复、形状记忆、光塑性以及信息存储等功能. 利用高分子材料在溶剂中溶胀力和应力松弛的平衡,可以实现含二硒键聚氨酯的三维图案化. 除了体相高分子材料外,含硒动态共价高分子还可应用于生物医用材料领域. 我们设计了一种含有Se—N键的高分子组装体,基于含硒、硫动态键的相互转化,该组装体表现出良好的抗癌活性.
高分子光催化材料表面活性位点及其反应机理探究
张颖, 王磊, 徐航勋
2020, 51(11): 1201-1213. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20153
[摘要](1433) [HTML全文](503) [PDF 3007KB](12)
摘要:
共轭高分子光催化材料因其化学结构可设计性强、电子结构可调性高,特别是其表面催化活性位点能够进行合理构筑等独特优势,近年来逐渐成为光催化研究领域的一类新兴材料. 系统研究高分子光催化材料的反应机理与调控机制对提高催化反应效率与反应产物选择性非常关键. 虽然关于高分子光催化材料的研究已经有超过30年的历史,但是目前高分子光催化材料仍然面临本征催化活性偏低及催化机理不清楚的难题. 本专论重点探讨近年来利用多种原位表征技术结合理论计算揭示高分子光催化材料中非金属有机官能团作为本征催化活性中心参与光催化反应时的表面反应活性位点和相关反应机理方面的研究进展,并展望未来共轭高分子光催化材料在光催化能量转换应用领域的挑战和机遇.
综述
熔融沉积成型加工的结晶性聚合物结构与性能
高霞, 戚顺新, 苏允兰, 黎静, 王笃金
2020, 51(11): 1214-1226. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20154
[摘要](500) [HTML全文](236) [PDF 4176KB](1)
摘要:
熔融沉积成型(fused deposition modeling,FDM)作为一种新型的聚合物加工方式,可制备外形复杂、性能可靠、功能集成的聚合物制品,并随着新打印工艺和新材料体系的不断涌现,显示出巨大的应用和发展潜力. 但层层堆积的加工方式为FDM成型件引入了薄弱层间结合界面和较大残余内应力,限制了可FDM加工的聚合物材料种类,并制约着FDM成型件的性能和功能. 本文结合FDM加工原理分析了可FDM加工的聚合物材料特性,重点关注FDM成型件的微观结构包括多层次聚集态结构、层间结合界面,总结FDM成型件的宏观力学性能及其各向异性,以此构建FDM成型的聚合物结构-性能关系,并展望高性能FDM成型件的发展前景.
N-异丙基丙烯酰胺/金纳米粒子的复合及其结构和应用进展
吴思, 夏宇正, 陈晓农, 石淑先
2020, 51(11): 1227-1239. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20132
[摘要](645) [HTML全文](291) [PDF 2341KB](4)
摘要:
金纳米粒子(AuNPs)具有独特的光电、催化和生物相容特性,然而由于其具有高表面能,在制备和应用过程中易发生团聚,限制其实际应用. 将温度响应型聚合物聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)与球状AuNPs复合,不仅可防止AuNPs团聚,二者在性能上协同作用,使AuNPs的光电、催化特性与PNIPAM的温度响应性相结合. 本文总结了制备PNIPAM/AuNPs的表面接枝法、原位还原法、逐层法和物理共混法,综述了复合粒子具有的核壳型、核-卫星型、蛋壳型、空心微球型、无规填充型、表面覆盖型等不同结构,介绍了其在传感器、催化剂、光学器件、生物医用等领域的应用,并对PNIPAM/AuNPs复合粒子的发展前景进行了展望.
论文
微流体技术可控制备可缓释纳米颗粒的微米组装体
张厚兵, 田泰宇, 冯琦, 何欣榆, 都小姣, 董华, 熊梦华, 闫立峰, 王均
2020, 51(11): 1240-1247. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20090
[摘要](853) [HTML全文](237) [PDF 1321KB](12)
摘要:
作为药物递送载体,可缓释纳米颗粒的微米组装体具有可在局部滞留、缓释纳米颗粒从而促进药物组织渗透和细胞摄取等优点. 本研究利用微流体技术,发展了一类尺寸可控、可缓释纳米颗粒的微米组装体. 通过3-甲基马来酸酐-2-丙酸酯-聚己内酯(PCL-CDM)与聚酰胺-胺树枝状高分子(PAMAM)反应,获得可降解酰胺键桥连的两亲性高分子PCL-Dlinkm-PAMAM,通过控制二者投料比制备得到了接枝不同数量PCL的两亲性高分子(PCL-Dlinkm)n-PAMAM (n = 1 ~ 5). 利用微流体技术将(PCL-Dlinkm)n-PAMAM制备成微米组装体imCluster. imCluster主要通过PCL疏水相互作用组装形成,通过调控微流体水相和油相的流速,可实现尺寸从14 ~ 400 μm的精确控制. 使用接枝不同数量PCL的高分子(PCL-Dlinkm)n-PAMAM (n = 1 ~ 5)制备imCluster,当n = 1或2时,高分子组装形成形状不规则的微米级碎片;当n ≥ 3时,高分子可组装形成稳定的球形imCluster. 当可降解酰胺键Dlinkm断裂后,PAMAM纳米颗粒可逐渐从imCluster释放.
基于光束缚型引发剂的聚合物材料表面抗污聚合物刷改性
李翔, 王境鸿, 唐增超, 陈蕊, 方菁嶷, 李丹, 陈红
2020, 51(11): 1248-1256. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20079
[摘要](829) [HTML全文](248) [PDF 1368KB](8)
摘要:
表面接枝亲水性聚合物刷是实现生物医用高分子材料表面抗污改性的重要策略,而快速高效且普适性强的引发剂固定方法则是该策略一直追求的目标之一. 为此,本研究设计了一种全新的光束缚型引发剂,并利用其实现了多类型聚合物材料表面多种亲水聚合物刷的接枝. 该引发剂一端为二苯甲酮结构,通过紫外光照射可在5 min内快速固定在各类常见的医用高分子材料表面;另一侧带有双溴引发剂端基,可通过表面引发单电子转移活性自由基聚合(SI SET-LRP)实现高密度聚合物刷的接枝. 利用该方法首先在聚氯乙烯(PVC)表面制备了聚丙烯酸低聚乙二醇酯(OEGA)聚合物刷,同位素125I标记纤维蛋白原(Fg)的吸附结果表明改性表面具有良好的抗蛋白质吸附性能,尤其POEGA聚合时间为2 h的改性表面具有最低的Fg吸附量. 细胞黏附实验显示改性表面可以有效抑制Hela细胞和金黄色葡萄球菌的黏附. 随后验证了该方法的普适性,结果表明该方法不但适用于各类常见的医用高分子基材(聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氨酯(PU)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)),还可以接枝多种亲水性聚合物(聚甲基丙烯酸-2-羟乙酯(PHEMA)、聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)、聚(甲基丙烯酸磺基甜菜碱)(PSBMA)),均可实现优异的表面抗蛋白吸附性能.
双亲性DNA嵌段共聚物胶束构建超结构的模拟研究
李小霞, 谷梦鑫, 张良顺, 林嘉平
2020, 51(11): 1257-1266. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20078
[摘要](945) [HTML全文](495) [PDF 1603KB](10)
摘要:
构建了双亲性DNA嵌段共聚物的粗粒化模型,采用布朗动力学模拟方法,开展了DNA嵌段共聚物多层次自组装行为的研究. 模拟结果表明,DNA嵌段共聚物首先自组装形成纳米尺度胶束,随后在DNA嵌段杂化的引导下共聚物胶束相互连接形成多种超结构,如网络状、支化状、星型和线型拓扑等. DNA嵌段序列、化学计量比和温度等因素可以显著地改变超结构的拓扑特征. 模拟结果与已有实验发现一致. 模拟结果预测,胶束共组装超结构与胶束配位数和DNA嵌段杂化率等微观量紧密相关.
PA56球晶生长的光学偏振反转现象
来悦, 王煜, 王莉莉, 李璇, 赵京波, 董侠, 王笃金
2020, 51(11): 1267-1274. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20057
[摘要](612) [HTML全文](354) [PDF 100638KB](0)
摘要:
研究了生物基聚酰胺56 (PA56)等温和非等温结晶条件下球晶生长的光学偏振反转现象. 通过“一步法”等温结晶研究发现,PA56球晶形貌及光学性质强烈依赖于等温结晶温度. 在低温区域内(220 °C),PA56球晶边界清晰,亮度明亮,形状规整,呈正光学性;在中间温度区域内(235 °C),PA56球晶明显呈现边界不清晰的形貌特征,视野较暗,多呈正负混合光学性球晶;在高温度区域间内(245 °C),PA56球晶呈现正负混合花瓣型球晶. “两步法”和“三步法”等温结晶实验同样证明了PA56球晶的光学性质强烈依赖于等温结晶温度. 在非等温结晶过程中,降温速率分别为10、30 °C/min时,所得PA56球晶的双折射特征均为正光学性;而当降温速率升高到60 °C/min时,PA56球晶发生明显的正-负-正光学偏振反转. 高的等温结晶温度和高的降温速率导致球晶生长过程中分子链的运动加快,与球晶半径方向平行的链与链之间的氢键面方向发生偏转,变为垂直,使得正光学球晶转变为负光学特性.
近红外二区荧光纳米探针的制备及其在生物成像中的应用
彭锦雯, 杜肖龙, 陈妍, 孙鹏飞, 邓卫星, 范曲立
2020, 51(11): 1275-1284. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20076
[摘要](947) [HTML全文](201) [PDF 1327KB](5)
摘要:
通过Stille交叉偶联反应制备了一种具有供体-受体(D-A)结构的低能带隙共轭聚合物(pTB),并应用于小鼠的NIR-II生物成像. 为了改善聚合物材料的水溶性和生物相容性,采用纳米沉积技术引入二硬脂酰磷脂酰乙酰胺-甲氧基聚乙二醇(DSPE-mPEG),合成了稳定的聚合物纳米粒子(pTB-PEG). 通过核磁共振氢谱(1H-NMR)、紫外-可见-近红外吸收光谱(UV-Vis)、动态光散射(DLS)、透射电子显微镜(TEM)等测试对其结构、性能和形貌进行了表征分析,结果显示该共轭聚合物纳米颗粒在831 nm处有良好的吸收峰,具有206 nm的大斯托克斯(Stokes)位移;此外,该纳米粒子不但具备优良的光稳定性和良好的生物相容性,体外细胞的荧光共聚焦成像实验研究结果进一步表明这种粒子还具备良好的的光热治疗性能. 更重要的是,由于该共轭聚合物的高发射(> 1000 nm)特性,其成像深度为6 mm,远远超过了传统的近红外一区(NIR-I)试剂,并且有效地实现了对健康小鼠血管系统和荷瘤小鼠的的近红外二区(NIR-II)荧光成像. 总体而言,共轭聚合物纳米粒子(pTB-PEG)具备杰出的生物相容性、优异的光稳定性和良好的光学功能,是一种极具前景的NIR-II成像探针,具备广泛应用于临床成像和活体肿瘤成像的潜力.
双(β-酮亚胺)锆催化乙烯齐聚制备高分子量线性α-烯烃
张进, 杨飞, 王彬, 潘莉, 李悦生
2020, 51(11): 1285-1294. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20070
[摘要](1022) [HTML全文](449) [PDF 1054KB](7)
摘要:
通过两分子β-酮亚胺盐与ZrCl4的配位反应,合成了一系列具有环状骨架的新型非茂锆配合物. 通过核磁共振谱(1H、13C和19F-NMR)以及单晶X-射线衍射实验,详细表征了双(β-酮亚胺)锆氯化物的结构. 在干燥的甲基铝氧烷(dMAO)活化下,双(β-酮亚胺)锆可高效催化乙烯齐聚,合成高分子量的线性α-烯烃,催化性能明显优于相应的二苄基锆催化剂. 研究表明,β-酮亚胺配体取代基的电子效应和空间位阻对乙烯齐聚的催化性能存在显著影响. 在苯亚胺环上对位引入氯原子,Cl的拉电子效应可显著提高乙烯齐聚催化活性;在苯亚胺对位引入叔丁基,叔丁基的远程位阻效应可大幅度提高乙烯齐聚物的分子量. dMAO用量、齐聚温度、乙烯压力和反应时间等条件也对乙烯齐聚物的分子量和分子量分布有较大影响. 通过改变β-酮亚胺配体结构和低齐反应条件,可在较宽范围内调节齐聚效率和乙烯齐聚物的分子量及其分子量分布指数.
  • 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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