ISSN 1000-3304CN 11-1857/O6

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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](256) [HTML全文](11) [PDF 1608KB](3)
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.
纳米纤维素:多层次跨尺度无机功能体系的构筑平台
马小婷, 徐雁
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20073
[摘要](797) [HTML全文](135) [PDF 5710KB](76)
摘要:
现代工业的迅猛发展在为生活带来诸多便利的同时也危及人类赖以生存的生态环境. 利用可再生资源,效仿生物材料的构筑特征及构效关系,建立可持续构筑途径,实现功能定向构筑已成为材料研究的重要推手及重大挑战. 纳米纤维素来源于自然存储量最丰富的纤维素,是纤维素分子的自组装体,以手性、化学可修饰性、机械增强以及自组装等特性引起科学界的极大关注. 结合纳米纤维素的本征矿化能力、基于化学组装与化学合成协同作用的辅助矿化以及基于生物合成协同矿化等途径,建立跨尺度多级结构的构建方法,开发高效纳米纤维素基无机功能材料研究具有重要的科学和社会意义. 本综述针对纳米纤维素的矿化能力,围绕矿化驱动力、矿化选择性、异质矿化、跨尺度结构化、功能集成、功能定向构筑等重要科学问题,选择代表性纤维素基无机材料进行分析归纳,为推进多层次跨尺度纳米纤维素基无机功能体系的精准构筑提供科学依据.
有机催化的氨基酸来源单体的开环聚合
和文婧, 陶友华
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20094
[摘要](345) [HTML全文](18) [PDF 2355KB](0)
摘要:
以具有多个官能基团的氨基酸单体为原料,通过发展新的合成方法制备高分子,不仅可以大幅降低合成高分子工业对石油的依赖程度,还能获得具有丰富功能侧基的聚氨基酸、聚酯等功能高分子材料,已经成为当今世界上高分子合成化学的前沿和热点领域. 开环聚合是氨基酸单体聚合的核心,但是氨基酸开环聚合领域目前仍存在诸多瓶颈科学问题:(1)缺乏合适的环状单体用以获得一些重要的生物大分子如聚(ε-赖氨酸)、聚(γ-谷氨酸)等;(2)氨基酸来源环状单体,在开环聚合时容易消旋,导致聚合物立构规整度降低. 这些都严重制约着氨基酸聚合物的发展和应用. 针对这些挑战,近年来我们课题组从高效高选择性的有机催化剂的角度出发,发展了有机催化的七元环状赖氨酸单体的开环聚合,突破了抗菌性聚(ε-赖氨酸)只能采用生物法合成的局限,并发展了有机弱碱催化的氨基酸来源O-羧基环内酸酐(OCA)单体的开环聚合,有效地抑制了单体在开环聚合过程中的消旋现象. 我们相信,进一步发展高效高选择性的有机催化体系是未来氨基酸单体开环聚合研究的重中之重.
用于锂离子电池的阻燃型纤维素基复合气凝胶膜
万纪强, 张金明, 郑学晶, 贾锋伟, 余坚, 张军
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-330.2020.20081
[摘要](8) [HTML全文](3) [PDF 1100KB](2)
摘要:
以离子液体为溶剂,制备了纤维素水凝胶,进而通过“溶胶-凝胶”过程在纤维素凝胶中原位生成勃姆石(AlOOH),并经超临界二氧化碳干燥制得了纤维素/AlOOH复合气凝胶膜. 所形成的纳米纤维状AlOOH相互搭接形成了网络结构,使复合气凝胶膜的微观形貌更加致密、孔结构更加均匀. AlOOH的引入赋予了纤维素材料优异的阻燃性能. 相对于高温易软化的商用聚丙烯隔膜,纤维素/AlOOH复合气凝胶膜在150 °C下30 min无尺寸变化,具有更好的高温尺寸稳定性. 纤维素/AlOOH复合气凝胶膜具有优异的电解液亲和性,吸液率为350%,离子电导率为3.1 mS/cm,以纤维素/AlOOH复合气凝胶膜组装的锂电池表现出了更好的电化学稳定性,并且经过100次循环测试后,容量保持率为90.2%,在4 C/4 C的高倍率充放电测试中放电比容量为80.7 mA h g−1,均优于商用聚丙烯隔膜. 由于同时具备了优异的耐高温与阻燃性能和良好的电化学性能,这类新型的纤维素基复合气凝胶膜在高性能锂离子电池领域具有潜在的应用.
基于聚合物复合物的自修复与可修复聚合物材料
李懿轩, 孙俊奇
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20062
[摘要](437) [HTML全文](59) [PDF 2216KB](11)
摘要:
聚合物材料在使用过程中受到损伤,就会丧失原有的力学强度和功能. 修复功能能够延长聚合物材料的使用寿命、减少原料浪费并提高材料性能的可靠性. 赋予聚合物材料修复性能是可持续发展社会对聚合物材料设计的重要需求. 本文系统地介绍了本研究组发展的基于溶液中复合的聚合物复合物构筑自/可修复聚合物材料的方法,以及基于高密度的超分子可逆作用力及聚合物复合原位生成的纳米粒子的协同,解决聚合物复合材料的良好修复性能与高力学强度之间矛盾的策略. 基于聚合物复合的方法,我们成功制备了聚合物凝胶、弹性体及高强度聚合物复合材料,并实现了上述修复材料在防雾、质子传导和传感等方面的功能. 聚合物复合的方法为制备具有优异力学性能和功能的自/可修复聚合物材料提供了新思路.
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
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20078
[摘要](423) [HTML全文](50) [PDF 1593KB](3)
摘要:
构建了双亲性DNA嵌段共聚物的粗粒化模型,采用Brownian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.
淀粉基生物可降解材料的研究新进展
朱建, 陈慧, 卢凯, 刘宏生, 余龙
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20089
[摘要](411) [HTML全文](31) [PDF 2443KB](14)
摘要:
从淀粉的微观结构、加工过程中的相变及淀粉改性等基础理论出发,针对淀粉基材料存在的机械性能较低,对水敏感性高等缺陷,以及发泡材料制备的特点,介绍了最新的基础研究和应用研究成果. 本文从淀粉基全天然高分子复合材料、纳米复合材料、自增强复合材料及功能性复合材料四个方面介绍了通过共混与复合制备淀粉基可生物降解材料,并且介绍了淀粉基材料防水改性的相关进展. 指出使用可再生的天然高分子材料对淀粉进行改性,不仅能够提高材料的各种性能,而且由于所有组分都来源于天然材料,制备出的共混、复合和涂层材料也都环保安全,甚至可以用来制备可食用包装,为研制新型淀粉基材料提供有力的理论和技术支持. 另外,目前对水在淀粉基发泡材料中如何同时担任增塑剂和发泡剂的机理研究取得突破性进展,发现并控制了泡孔结构由闭孔到开孔的转换临界点,研制并产业化了全淀粉发泡材料. 基于上述讨论,指出淀粉基可生物降解材料既有机遇,同时也面临挑战.
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](347) [HTML全文](32) [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](251) [HTML全文](32)
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.
生物基类玻璃高分子材料的研究进展
刘湍, 费铭恩, 赵保明, 张锦文
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20047
[摘要](1503) [HTML全文](461) [PDF 2591KB](154)
摘要:
高分子材料在人类生活中应用广泛,它给人类带来便利的同时也存在2个急需解决的问题. 其一,使用后产生的塑料垃圾正在破坏人类赖以生存的环境,尤其是热固性塑料,受到交联网络的限制,材料一旦成型就难以被再次加工. 通过引入“类玻璃 (vitrimer)”高分子概念,能够使损坏的热固性塑料得到修复,延长其使用寿命并减少塑料垃圾. 其二,高分子材料的制备往往需要消耗不可再生的化石资源. 面对化石资源的减少及其造成的污染问题,使用可再生的生物质资源制备高分子材料成为有效的解决办法. 本文以交联高分子材料为主线,综述了近年来关于使用可再生生物质资源制备类玻璃高分子材料的研究进展,其内容主要包括两方面. 第一个方面综述了类玻璃高分子材料的发展史和特点,着重强调了动态共价键往往同时具有重排和分解2种机理;第二个方面综述了生物基类玻璃高分子材料的研究进展,其中涉及的动态共价键种类包括羟基-酯、席夫碱、二硫键和羟基-氨酯,涉及的生物质原料主要包括植物油、木质素、纤维素、天然橡胶、松香及香草醛等. 本综述旨在推动解决塑料污染治理及绿色材料的研究和应用.
有机磷腈碱催化环内酯开环聚合制备可降解聚酯研究进展
沈勇, 李志波
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20050
[摘要](218) [HTML全文](105) [PDF 2583KB](14)
摘要:
脂肪族聚酯作为一类重要的高分子材料,具有优异的生物相容性和生物可降解性以及良好的力学性能,在可吸收手术缝合线、组织工程支架、食品包装等方面已经取得了广泛应用. 环内酯开环聚合是制备脂肪族聚酯材料的一种重要方法. 有机磷腈碱作为一类非离子型、非亲核性有机强碱,在催化环内酯开环聚合方面已经取得了巨大的成功. 本专论综述了有机磷腈碱在催化γ-丁内酯及其衍生物、己内酯、戊内酯、丙交酯和大环内酯开环聚合方面的研究进展,对聚合机理进行了适当讨论,并对其未来发展方向作了展望.
氮掺杂多孔碳材料的制备及其多功能应用研究
高慧敏, 王千, 曹作林, 任世杰
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20067
[摘要](477) [HTML全文](214) [PDF 1326KB](35)
摘要:
使用Suzuki偶联反应合成含氮共轭微孔聚合物作为碳化前驱体,制备了2种氮掺杂多孔碳材料(C-TNCMP1、C-TNCMP2),研究了碳化过程和结构单元平面性的不同对多孔碳材料二氧化碳吸附和超级电容器性能的影响. 碳化得到的2种多孔碳材料具有相似的孔结构,两者都表现出优异的二氧化碳吸附性能,吸附量最高可达3.19 mmol/g. 能量储存方面,含有咔唑结构单元的C-TNCMP2由于具有更好的平面性表现出优异的超级电容器性能,其容量在0.1 A/g的电流密度下达219 F/g. 此研究可为设计具有良好二氧化碳吸附和能量存储性能的多孔碳材料提供一定的参考意义.
拓扑蛋白质的设计与合成
杨婷婷, 达晓娣, 张文彬
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20065
[摘要](709) [HTML全文](192) [PDF 2142KB](47)
摘要:
拓扑蛋白质是一类具有复杂拓扑结构的非线性蛋白质,为抗体工程、工程酶、生物材料等领域提供了崭新的研究对象,具有重要的基础科学意义和应用价值. 本专论从拓扑高分子合成的重大挑战出发,总结了天然拓扑蛋白质的合成策略,详细阐述了如何灵活应用组装和反应协同构建人工拓扑蛋白质,讨论了拓扑蛋白质的表征方法,并提出了该领域进一步发展所面临的挑战和机遇.
长碳链非共轭α,ω-双烯烃原位调控乙丙共聚物流动性研究
刘洋, 秦亚伟, 王莉, 义建军, 董金勇
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20029
[摘要](502) [HTML全文](162) [PDF 1220KB](19)
摘要:
通过乙丙共聚物的原位交联,可以降低其分子链运动性,从而在丙烯多相共聚过程中,实现对合金相形貌的控制. 但在Ziegler-Natta催化剂体系中,长碳链的非共轭α,ω-双烯烃在促进交联的同时,伴随着悬垂双键结构的形成,其对原位交联效果的影响尚不清楚. 本文选用9,9-二(甲氧基甲基)芴为内给电子体的MgCl2/TiCl4催化剂,1,9-癸二烯为交联剂,合成了系列乙丙共聚物,通过对链结构和流动性的分析发现,交联结构的形成明显滞后于悬垂双键,且乙丙共聚物流动性随1,9-癸二烯浓度增加呈现不规则的U型变化:当1,9-癸二烯浓度小于0.22 mol/L时,乙丙共聚物流动性增强;当浓度高于0.22 mol/L时,流动性受限. 本研究对以非共轭α,ω-双烯烃控制丙烯多相共聚反应和新型聚丙烯反应器合金的合成有一定指导作用.
纤维蛋白原类淀粉样聚集膜的制备及其性能研究
杨庆敏, 刘永春, 陈立新, 杨鹏
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20051
[摘要](1043) [HTML全文](245) [PDF 1102KB](120)
摘要:
利用血液中含量丰富的糖蛋白—纤维蛋白原,通过纤维蛋白原与还原剂三(2-羧乙基)磷盐酸盐(TCEP)反应,制备了基于纤维蛋白原类淀粉样聚集的纳米薄膜. 利用荧光光谱、远紫外-圆二色谱等光学表征手段,探究了纤维蛋白原与TCEP反应的动力学过程及其二级结构的变化;通过透射电子显微镜对薄膜结构进行了表征;用原子力显微镜和光学椭偏仪探讨了反应时间、纤维蛋白原浓度、TCEP溶液pH值以及浓度对薄膜厚度的影响,通过原子力显微镜表征了其在不同溶剂中浸泡的稳定性;最后通过薄膜的血小板吸附实验和对蛋白质的吸附实验,表征了其抗污能力. 实验结果表明:通过反应条件的控制,实现了对薄膜厚度的可控,且薄膜在不同的环境中表现出优异的稳定性;薄膜表现出了对血小板、蛋白质、生物体液(如胎牛血清、牛奶等)等非特异性吸附的良好抵抗能力,有望作为新一代生物基抗污材料运用于表/界面改性领域.
单茂钪催化苯乙烯衍生物与异戊二烯共聚合的研究
段阳芷, 姜磊, 刁凯颖, 郭方
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20027
[摘要](652) [HTML全文](260) [PDF 894KB](22)
摘要:
研究了单茂钪(C5Me4SiMe3)Sc(CH2C6H4NMe2-o)2催化异戊二烯(IP)与苯乙烯衍生物对氯苯乙烯(St-Cl)、4-二甲基硅氢苯乙烯(St-SiHMe2)共聚合的性能,通过NMR、GPC和DSC对所获共聚物的微观结构和热性能进行表征分析. 结果表明,在室温氯苯溶剂中,改变IP和苯乙烯衍生物的用量,单茂钪均可以催化IP与St-Cl、St-SiHMe2共聚合,获得了组成可控(IP含量21 mol% ~ 95 mol%)、高分子量(Mn = 3.1 × 104 ~ 15.9 × 104)、窄分布(Mw/Mn = 1.21 ~ 1.92)的IP/St-Cl和IP/St-SiHMe2两类共聚物,共聚物中IP形成1,4-和3,4-结构单元,苯乙烯衍生物形成间规聚合结构. 苯乙烯衍生物取代基的电负性直接影响共聚合活性和共聚物的序列分布. IP与St-SiHMe2共聚合活性(105 g聚合物molSc−1 h−1)远高于IP与St-Cl共聚合活性(104 g聚合物molSc−1 h−1);相同共聚合条件下St-SiHMe2的插入率高于St-Cl. 单茂钪催化IP与St-Cl共聚合获得了梯度共聚物,IP/St-Cl共聚物具有源自聚IP链段的玻璃化转变温度(Tg = −1 ~ 5 °C)和源自间规聚St-Cl链段的熔点(Tm = 314 ~ 318 °C). 单茂钪催化IP与St-SiHMe2共聚合获得无规共聚物,IP/St-SiHMe2共聚物具有一个Tg,该Tg值(12 ~ 82 °C)随St-SiHMe2含量(13 mol% ~ 79 mol%)的增加而线性增加.
(Salen)TiIVCl2配合物催化环氧化物和环酸酐开环交替共聚
李帅, 王昱博, 季鹤源, 陈崇民, 陈晓璐, 潘莉, 王彬
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20049
[摘要](856) [HTML全文](366) [PDF 1080KB](48)
摘要:
合成、表征了一类具有salen型配体骨架的TiIV配合物(Salen)TiIVCl2,并研究了它们在催化环酐/环氧开环交替共聚合时的催化性能与催化行为. 这些配合物在结构上与传统的(Salen)MIIICl配合物(M = Al,Co和Cr)不同,在配位平面的轴向有2个Cl基团,不存在空的配位点. 以双(三苯基膦)亚胺氯化物(PPNCl)为助催化剂,(Salen)TiIVCl2配合物可以有效催化常见环酸酐和环氧化物的开环交替共聚合,生成具有完美交替结构的聚酯. 聚合活性取决于Salen-TiIV配合物路易斯酸性、配体骨架和单体结构. 初步的链引发反应机理研究表明,(salen)TiIVCl2配合物中的轴向Cl基团可与助催化剂中的阴离子发生配体交换而引发聚合反应.
活性负离子聚合制备八臂星形嵌段共聚物及其氢化反应研究
王彬, 张明祖, 何金林, 倪沛红
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20035
[摘要](740) [HTML全文](386) [PDF 1575KB](25)
摘要:
首先使用活性负离子聚合法合成(聚苯乙烯-b-聚异戊二烯)锂(PS-PI-Li)活性链,再利用其与八乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷(OVPOSS)发生偶联反应,通过分级沉淀去除少量低偶联产物,即可得到纯的八臂星形嵌段共聚物(PS-PI)8POSS;最后,采用对甲苯磺酰肼(TSH)对(PS-PI)8POSS中的PI链段进行氢化加成反应,制得另一种含有饱和烃链段的新型八臂星形嵌段共聚物(PS-HPI)8POSS,并初步探究TSH投料量和反应时间对氢化加成反应的影响. 采用凝胶渗透色谱(GPC)、核磁共振氢谱(1H-NMR)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)详细表征了聚合物的化学结构、分子量和分子量分布,并利用热失重分析(TGA)测试了(PS-PI)8POSS在氢化加成反应前后的热稳定性.
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](450)
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.
基于聚乙烯的阴离子交换隔膜的制备策略
陆祺然, 尤伟
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20123
[摘要](240)
摘要:
随着人们对生活环境的保护和对可持续发展的需求与日俱增,对于能够实现清洁、高效、廉价能源转化的碱性隔膜燃料电池、电解水、液流电池等设备的研究也日益深入. 阴离子交换膜(AEM)是一种选择性传输阴离子的固态聚电解质,是以上设备中的核心部件,主要作用是传输氢氧根离子,因此AEM的离子导电性和碱性稳定性直接关系着设备的能量转化效率和耐久性. 具有聚乙烯骨架的阴离子交换膜(PE-AEM)由于其化学稳定性突出、阳离子兼容性好、机械性能柔韧等优点,近些年来受到了广泛的关注. 本专论归纳了PE-AEM的合成策略,着重介绍环辛烯开环易位聚合(ROMP)后还原方法的发展历程,比较不同制备路线的优缺点,总结产物的化学结构和性能的关系,并且对PE-AEM的前景进行了展望.
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](26)
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,并利用GPC、DSC、13C-NMR、SSA等多种手段对样品及其各级份进行了结构表征,同时测试了A、B两种聚乙烯样品的拉伸屈服强度、拉伸断裂强度、断裂伸长率、冲击强度和雾度。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。
Lewis Pairs催化环酯开环聚合与环酐/环氧化物开环交替共聚
王彬, 季鹤源, 李悦生
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20111
[摘要](434)
摘要:
近年来,路易斯酸碱对(Lewis pairs)催化聚合已成为高分子化学领域的研究热点之一,受到人们的广泛关注. 利用Lewis pairs催化环酯开环聚合以及环酐/环氧化物开环交替共聚,为合成新型聚酯材料以及聚酯的化学改性提供了简便快捷方法. Lewis 酸和Lewis碱的协同作用不仅提高了催化活性,同时亦可提高单体选择性和开环反应的立体选择性. 本专论总结了近几年课题组在利用Lewis pairs 催化合成环境友好高分子材料方面的研究进展,分析了Lewis pairs催化环酯开环聚合和环酐/环氧化合物开环交替共聚的聚合机理,论述了Lewis pairs结构催化活性单体选择性/开环立体化学之间的关系,阐述了混合单体“自切换”聚合制备序列可控脂肪族聚酯材料的新方法,深入讨论了Lewis pairs催化开环聚合的发展前景.
磷酸钙固化聚(L-谷氨酸)-顺铂/三氧化二砷纳米团簇协同治疗腹腔转移卵巢癌
姜中雨, 冯祥汝, 许维国, 庄秀丽, 丁建勋, 陈学思
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20053
[摘要](491)
摘要:
在临床上,顺铂(CDDP)作为一线化疗药物被广泛应用于治疗各种实体肿瘤. 然而,肿瘤细胞内的还原微环境会降低CDDP的疗效. 在本研究中,通过磷酸钙固化技术将聚(L-谷氨酸)-CDDP纳米粒子(PGN-Pt)与三氧化二砷(ATO)结合,构建细胞内酸敏感的纳米团簇NCPGN-Pt+ATO,以提高肿瘤治疗效果. NCPGN-Pt+ATO为粒径在129.8 nm的纳米球,能够在血液中长循环并通过增强渗透与滞留效应在肿瘤组织富集. NCPGN-Pt+ATO被细胞摄取后在细胞内酸性环境中释放PGN-Pt和ATO. PGN-Pt在细胞内持续释放CDDP以保持其有效杀伤浓度. CDDP和ATO共同提高细胞内活性氧的水平杀死肿瘤细胞,同时提升CDDP的疗效协同抑制肿瘤进展. 鉴于良好的有效性和安全性,NCPGN-Pt+ATO为CDDP纳米药物的设计提供了新的有效策略.
受限于两平行板间的对称星型共聚物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](210)
摘要:
本文采用格子自洽场理论计算研究了受限于两个平行板间的对称星型共聚物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NAB不变,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N或NAB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N或NAB不变时,m越大体系越容易保持垂直层结构. 总之,星型共聚物的链长越短、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.
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
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20057
[摘要](82)
摘要:
本文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 oC),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 oC),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 oC),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 oC/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 oC/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。
基于固-气-液界面下细菌纤维素的合成
郑瑞珠, 石志军, 杨光
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20110
[摘要](189)
摘要:
细菌纤维素(Bacterial Cellulose, BC)是一种由葡糖木醋杆菌在生长运动过程中合成的具有纳米尺寸的纤维素.BC具有良好的生物相容性,且分子链上丰富的羟基可为其化学改性提供大量的活性官能团,纤维互相交织形成的精细三维网络结构使其具有良好的机械性能,这些特性使BC在生物医学方面得到广泛研究和应用.由于葡糖木醋杆菌为好氧菌,对氧气需求较敏感.针对这一特性,我们借鉴超疏水纳米材料界面在水溶液中形成“固-气-液”三相界面的特点,解决有序微模板与细菌培养液之间的氧气需求问题,并获得许多精细的微尺寸纤维结构.进一步地,探索了其在细胞捕获方面的应用.
活性氧响应性核壳结构纳米粒子增加肿瘤富集与细胞摄取
刘芷麟, 马胜, 孙佳丽, 司星辉, 汤朝晖, 陈学思
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20066
[摘要](519) [PDF 1145KB](17)
摘要:
微环境响应性高分子纳米药物可以大幅提升药物在肿瘤部位的特异性释放,降低在正常组织泄漏而引发副作用的风险,但肿瘤细胞对聚乙二醇化纳米药物较差的摄取能力极大降低了药效. 本研究报道了一种可增强药物摄取并具有肿瘤微环境响应性的高分子模型药物递送体系,通过酯化反应得到胍基化改性罗丹明B,并将聚(L-谷氨酸)-接枝-聚(乙二醇)键合4-羟甲基苯硼酸频哪醇酯以得到ROS响应性高分子载体. 之后将胍基化罗丹明B作为模型药物用响应性高分子载体担载,得到核壳状纳米粒子PgP-HA/RhoB-Gu NPs. 体外释放与粒径变化结果表明,PgP-HA/RhoB-Gu NPs对ROS有良好的敏感响应性,细胞摄取结果表明,该胍基化罗丹明B可以更加高效被细胞摄取. 体内分布可看出纳米粒子在肿瘤部位富集明显. 通过纳米载体担载胍基化模拟药物同时实现肿瘤部位ROS响应性释放和增加细胞摄取的设计,为纳米药物更好地发挥药效提供了有效的策略.
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](22)
摘要:
本论文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)和差示扫描量热技术(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 oC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 oC附近. 在30 oC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.
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
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20076
[摘要](532)
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.
基于天然高分子的导电材料制备及其在柔性传感器件中的应用
董点点, 张静雯, 唐杰, 王军, 杨宽, 马忠雷, 张文博, 陈咏梅, 马建中
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20114
[摘要](238)
摘要:
天然高分子材料具有来源广泛、化学成分多样、优异的生物相容性和生物降解性等优势,是一类绿色的可持续再生资源. 近年来,基于天然高分子的绿色柔性传感器件研究受到了国内外学者的广泛关注,并取得了长足的进展. 可控制备性能优异的天然高分子导电材料对于设计制备新型导电材料,组装特定功能柔性传感器件具有重要的意义. 本文总结基于天然高分子的导电材料制备方法和性能,以及在柔性湿度、温度、应变、气体、光、生物传感器件中的应用,为高效发展绿色柔性电子和天然高分子材料的高值化利用提供了新思路.
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](120)
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将面临的挑战与机遇.
微流控可控分步组装制备透明质酸/聚乙烯亚胺/DNA纳米复合物
沈逸怀, 相佳佳, 申有青
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20043
[摘要](352)
摘要:
阳离子聚合物/DNA形成的复合物纳米颗粒呈正电性, 因此表面必须遮盖一层电中性或负电性的聚合物才能在体内应用,但如何控制遮蔽层在复合物纳米颗粒上组装,形成结构可控、尺寸均一的基因输送系统是关键。本文以基因输送系统中常见的透明质酸(HA)/聚乙烯亚胺(PEI)/DNA系统为例,探索了利用微流控芯片进行可控分步的层层自组装,制备尺寸大小均一、表面电势为负的HA/PEI/DNA纳米复合物的方法。将PEI与DNA通过第一个微流控芯片自组装得到PEI/DNA纳米复合物,该复合物颗粒在第二个微流控芯片内与HA再次组装得到HA/PEI/DNA纳米复合物。考察了微流控芯片管道的尺寸、溶液流速及流速比R、PEI与DNA氮磷比(N: P)、HA与DNA质量比(HA: DNA)等参数与所形成的纳米复合物的尺寸、均一性及表面电势的关系,并与涡旋振荡法制备的复合物进行比较。结果表明,传统的涡旋振荡法制备的HA/PEI/DNA纳米复合物尺寸偏大(340-490 nm)、均一度低(PDI~0.506-0.863);而用微流控法制备的复合物尺寸较小(190 nm)、分布更为均一(PDI = 0.316)。
无助催化剂的[N,P]型钛系金属有机催化剂催化乙烯聚合及反应过渡态的 HSAB 和 DFT 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](411)
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. 本文合成了六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8.6×105g/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℃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HSAB和DFT分析结果接近.
光致固液转变高分子
袁晨瑞, 许文聪, 梁烁丰, 吴思
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20112
[摘要](206)
摘要:
一些偶氮苯高分子通过光照可以在室温下发生可逆固液转变. 这些高分子中的偶氮苯基团能发生光致可逆顺反异构. 反式偶氮苯高分子是玻璃化转变温度(Tg)高于室温的固体. 在紫外光照下,反式偶氮苯高分子异构成顺式结构;而顺式偶氮苯高分子是Tg低于室温的液体. 顺式偶氮苯高分子在可见光照或者加热下可逆回复至反式,实现可逆固液转变. 与热致的固液转变相比,光致固液转变具有更高的时空分辨率. 这使得偶氮苯高分子在功能材料领域有重要的应用前景. 本文介绍了光致可逆固液转变的偶氮苯高分子,讨论了其转变机理和设计原则,并介绍了偶氮苯高分子在自修复材料、粘合剂、光致驱动器、转移印刷和压印等领域的潜在应用.
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](69)
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吸引了广泛的关注. 但 是,目前制备的气凝胶纤维力学强度较低,限制其实际应用. 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(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 oC条件下可以直接溶解原生湿态BC,最高溶解 浓度为3 wt%;采用湿法纺丝的方法制得的高度多孔的连续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.
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
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20090
[摘要](428)
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的、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 μm到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. 本研究发展了一类具可控尺寸、可缓释纳米颗粒的微米组装体.
有机催化含硫一碳单体与环氧化物共聚
王莹, 杨嘉良, 张成建, 张兴宏
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20096
[摘要](341)
摘要:
近几年,采用含硫一碳单体(氧硫化碳和二硫化碳)与环氧化物共聚合成含硫高分子的路线快速发展起来. 有机催化剂由于底物耐受性好、对空气和水不敏感以及低毒等优势,成功用于催化含硫一碳单体与环氧化物的聚合,得到了无色无味无金属残留的含硫聚合物. 结合本小组在含硫一碳单体聚合领域的研究结果,本文讨论了有机催化氧硫化碳与环氧化物共聚的体系,阐述了两类有机路易斯(Lewis)酸碱对即三烷基硼/有机碱和(硫)脲/有机碱体系的种类和结构与共聚选择性及活性之间的关系,介绍了由含硫一碳单体出发合成脂肪族聚硫醚的新路线. 在此基础上,总结了有机Lewis酸碱协同催化机制,归纳提出了“超分子阴离子”链末端控制聚合的策略,并介绍了体现这一策略的若干含氧单体的可控聚合反应. 希望这些认识能为设计高活性高选择性的有机协同催化体系提供新的思路.
PEDOT在电磁屏蔽领域的应用
高晗, 张扬
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20071
[摘要](481) [PDF 1562KB](16)
摘要:
随着现代电子信息技术的迅猛发展,电磁干扰问题日益严重,发展综合性能优异的电磁屏蔽材料具有重要意义。聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene),PEDOT)具有分子结构简单、能隙小、电导率高等特点,为高性能电磁屏蔽材料的实现提供了新途径。同时,随着对材料电磁屏蔽性能研究的深入以及制备技术的进步,将PEDOT与其他材料复合,通过合理的组分选择与结构设计,可以协同发挥各组分间电磁匹配特性,从而使PEDOT更好地满足柔性显示、智能可穿戴设备、高频器件、高精密电子设备等应用领域对电磁屏蔽材料“厚度薄、密度低、屏蔽强、屏蔽带宽宽”的具体要求。近年来,较多的研究致力于此并取得重要的成果。本文对以PEDOT为功能组分的电磁屏蔽材料的最新研究进展进行了综述,将近年来PEDOT及其与不同功能组分复合(包括导电组分、磁性组分及无电磁特性组分)构筑的电磁屏蔽材料体系的制备及电磁性能进行归纳总结,重点讨论电磁组分,微观结构与电磁屏蔽特性的联系,及其电磁屏蔽机理与性能优化方式,并对PEDOT在电磁屏蔽研究领域的机遇与挑战进行了展望.
聚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
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20132
[摘要](77)
摘要:
金纳米粒子(AuNPs)具有独特的光电、催化和生物相容特性,广泛应用于生物分析、工业催化、疾病诊断等领域. 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. 通过AuNPs与聚合物的复合,二者在性能上取长补短,协同作用. 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,而且使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,并介绍了其在传感器、催化剂、光学器件、生物医用等领域的应用,对PNIPAM/AuNPs复合粒子的发展前景进行了展望.
氨基改性纤维素纳米晶体的自组装行为研究
喻丽莎, 康艳辉, 何琛, 周金平
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20069
[摘要](346)
摘要:
本文采用硫酸水解法制备纤维素纳米晶体(CNC),然后用环氧氯丙烷、氨水依次对其表面改性得到氨基改性的CNC(CNC-NH2),进一步采用蒸发诱导自组装(EISA)法制备CNC-NH2薄膜。通过POM、AFM、SEM和流变测试对CNC-NH2悬浮液和薄膜的自组装行为进行研究。结果表明,CNC-NH2为棒状粒子,氨基的引入提高了其热稳定性。随着CNC-NH2悬浮液浓度增大,手性向列型液晶相逐渐形成,且干燥成膜后仍然能保持织态结构。流变测试表明,CNC-NH2悬浮液显示独特的流变行为,可以观察到明显的相转变浓度和相转变温度。此外,考察了超声时间对CNC-NH2悬浮液成膜的影响。随着超声时间的延长,CNC-NH2膜由无色透明向虹彩色转变,且具有虹彩现象的膜对光的特殊波段产生吸收。
聚降冰片烯/微晶蜡复合材料形状记忆性能的研究
林正伟, 陈燕鲁, 赵浩天, 张茂林, 史新妍
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20058
[摘要](486)
摘要:
以聚降冰片烯树脂(PNB)为基体,通过改变微晶蜡(MW)的填充含量制备PNB/MW复合材料,利用偏光显微镜、示差扫描量热仪(DSC)、动态力学分析(DMA) 与万能电子拉伸试验机等测试手段,研究PNB/MW两相结构与基本性能,同时采用DMA-Q800测试复合材料的二重形状记忆及可逆塑性形状记忆性能,并与填充同等含量的环保芳烃油(TDAE)的PNB进行对比. 结果表明,微晶蜡可以调节PNB材料的玻璃化转变温度接近于室温,有利于室温下的可逆塑性形状记忆,且其无污染,可以代替TDAE增塑油改善PNB的加工;PNB/MW复合材料物理机械性能良好,200%以上的断裂伸长率提供了较大的形变范围,有利于材料的变形与恢复;微晶蜡较宽的固-液转变可以作为可逆相,使恢复过程温和可控;固态微晶蜡阻碍PNB链段运动,提高可逆塑性的形状固定率,微晶蜡含量越多,固定效果越明显,PNB/MW50展现出优异的二重及可逆塑性形状记忆性能.
氢键接枝法抑制聚合物单链交联过程中的链间交联
晋慧芸, 窦金康, 徐佳印, 黄霞芸, 陈道勇
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20061
[摘要](483)
摘要:
当三嵌段聚合物的中间嵌段较长时,难以且要在较高的聚合物浓度(例如:2.0 mg/mL)下实现该中间嵌段的链内交联. 其在交联过程中容易发生链间交联. 因此,开发可有效抑制链间交联的方法是实现在较高的聚合物浓度下制备较高纯度单链粒子的关键. 选用中间嵌段较 长的聚苯乙烯-b-聚2-乙烯基吡啶-b-聚环氧乙烷(PS1596-b-P2VP2895-b-PEO726;下标是对应嵌段的聚合度),通过在其共同溶剂N,N-二甲基甲酰胺中利用1,4-二溴丁烷交联其中间P2VP嵌段,制备出该中间嵌段链内塌缩的单链聚合物粒子. 为了抑制链间交联,首先对交联反应的条件(如前驱体浓度、交联剂用量等)进行了优化,可使得高纯度单链粒子的制备浓度达到0.5 mg/mL. 在此基础上,利用硬脂酸(SA)在P2VP嵌段氢键接枝的方法可进一步抑制链间交联,使得较高纯度单链粒子的制备浓度提高至2.0 mg/mL. SA的氢键接枝显著降低了交联过程中P2VP链间碰触概率,从而抑制链间交联反应的发生. 同时,由于其可逆特性使得SA对P2VP的氢键接枝不会对单链粒子的结构与组成产生显著的影响.
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](84)
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。本文从化学升级再造(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。
简便高效的超分子多肽治疗策略
陈学思
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20156
[摘要](63)
摘要:
在众多疾病治疗药物中,多肽药物以其高活性、特异性与低毒副作用等优点受到广泛关注。然而,稳定性差和体内半衰期短制约了多肽药物的临床发展。最近,国家纳米科学中心易宇、赵宇亮与清华大学王华、张希等合作,提出了一种简便高效的超分子多肽治疗策略。以含有葫芦[7]脲的聚乙二醇为载体,通过N端含苯丙氨酸的多肽与葫芦[7]脲的主客体相互作用,构筑了超分子多肽纳米药物,用于抗肿瘤多肽的体内输送。与单纯多肽药物相比,超分子多肽纳米药物毒副作用减小,在血液循环中稳定性增强,并且更易于在肿瘤部位富集,实现了良好的抑制肿瘤生长效果。该研究为超分子化学在多肽和蛋白类药物递送方面的应用提供了新思路,具有显著的临床转化应用前景。
PMDA/ODA型聚酰亚胺薄膜的热氧化降解动力学研究
刘仪, 许晓洲, 莫松, 韩刚, 朱才镇, 李翠华, 范琳
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20093
[摘要](288)
摘要:
聚酰亚胺薄膜热氧化降解为多步反应过程,仅通过单一动力学三要素(表观降解活化能E,反应模型f(α),以及指前因子A)无法充分反映其降解行为特性. 本研究基于PMDA/ODA型聚酰亚胺薄膜线性升温条件下的热氧化失重微分曲线,采用Fraser-Suzuki方程进行分峰拟合,将降解过程中每个反应步骤对应的失重行为区分开来,而后通过Friedman方法以及Master-plots理论对每个反应过程单独进行动力学分析,确定相应的E, f(α),以及A值. 动力学分析结果表明聚酰亚胺薄膜热氧化降解过程包含两个主反应,两者的E值分别为154.00 和 139.27 kJ/mol,lnA值分别为18.55和16.74 s-1,且这两个主反应均符合理论Avrami-Erofeev模型. 在此基础上,通过以上动力学参数重建并预测了动力学分析过程中所采用的升温程序以内以及之外的热失重曲线,验证了动力学参数的有效性.
纤维素纳米晶基阻燃剂成炭对聚丁二酸丁二醇酯火安全行为研究
符雪娇, 岳军锋, 罗列红, 刘思源, 张水洞, 甘霖, 黄进
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20054
[摘要](380)
摘要:
基于常态燃烧成炭策略,期望纤维素纳米晶(CNC)的高度结晶结构利于转化成炭,设计引入具有稳定碳骨架的石墨烯、能捕捉自由基的含磷化合物及具有脱氢催化成炭功能的固体酸金属离子,通过共价结合和络合作用将各组分杂化成一体. 为此,将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物与氧化石墨烯(GO)反应得到含磷GO(P-GO),进而通过Fe3+与P-GO和马来酸酐修饰的CNC(CNC-COOH)的表面羧基的络合作用,制得新型阻燃剂(CNC@P-GO). 与CNC-COOH和P-GO单独在高温空气氛下无残炭相对比,该CNC@P-GO阻燃剂在CNC-COOH和P-GO当量比为2:1时,残炭量可最高达37.6%并呈石墨化连续炭层结构. 应用于生物基聚酯的阻燃,仅5 wt%添加量改性就导致原本无残炭的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的残炭率达到17%,且燃烧热释放峰值及总热释放降幅分别达到71%和66%. 燃烧热急剧降低提高了PBS的火安全,主要归因于CNC@P-GO杂化阻燃剂促进了致密连续的炭层结构的形成. 本研究丰富了基于生物质资源设计高效阻燃剂及提高生物基聚酯火安全的思路.
手性脲/有机碱二元体系协同催化外消旋丙交酯立构选择性开环聚合
寇新慧, 沈勇, 李志波
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20117
[摘要](164)
摘要:
聚乳酸是应用广泛的可降解高分子材料,由于主链重复单元含有手性中心,它的物理与力学性能与其立构规整度密切相关. 丙交酯的开环聚合是制备聚乳酸的重要手段. 除了具有手性中心的金属有机催化剂,手性有机催化剂在丙交酯立构选择性开环聚合中受到越来越多的关注. 本文中,我们用L-苯丙氨酸甲酯(L-Phe-OMe)、L-丙氨酸甲酯(L-Ala-OMe)以及L-缬氨酸甲酯(L-Val-OMe)分别与4-三氟甲基苯异氰酸酯反应得到三种含手性中心的脲(L-Phe-U,L-Ala-U以及L-Val-U). 这些手性脲与有机碱1, 8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)形成的二元催化体系可以在常温下催化外消旋丙交酯(rac-LA)立构选择性开环聚合,制备具有高立构规整度的聚乳酸(Pm = 0.87). 进一步降低聚合温度可以提高聚乳酸的立构规整度,在-20℃时Pm高达0.90. 通过1H同核去偶谱分析发现,rac-LA在开环聚合过程中同时存在增长链末端控制机理以及催化剂活性中心控制机理,研究表明增长链末端控制机理对立构规整度的影响随聚合温度降低而增加.
含吲哚侧基聚苯乙烯的合成及其后修饰
张苏韬, 许海, 何江华, 张越涛
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20127
[摘要](195)
摘要:
通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合合成了一种含吲哚侧基的聚苯乙烯. 在B(C6F5)3的催化下,硅烷与吲哚C3位的选择性硅烷化反应实现了所得聚苯乙烯的后修饰. 聚合物通过GPC和1H NMR表征,证明在不破坏聚苯乙烯主链的情况下,聚合物侧链引入了C3硅烷化吲哚侧基. 在选用位阻较小的苯基二甲基硅烷(PhMe2SiH)进行修饰时,所得聚苯乙烯的硅烷化吲哚侧基的嵌入率可达到50%. 在选用含四苯乙烯的硅烷进行修饰时,所得聚苯乙烯的硅烷化吲哚侧基嵌入率可达38%,且具有聚集诱导发光(AIE)性质.
环氧单体的有机/无金属催化开环聚合与共聚
陈烨, 刘珊, 赵俊鹏
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20088
[摘要](429)
摘要:
环氧化合物是高分子合成的基本原料和单体类型. 以环氧的开环反应为基础构建的杂链聚合物在性能上是碳链(烯烃类)聚合物的重要补充,在科学研究和国计民生的诸多领域具有广泛用途. 因而,环氧单体参与的聚合反应一直是高分子合成化学的主要研究课题之一. 21世纪初以来,有机/无金属催化聚合获得了前所未有的快速发展,为环氧基聚合反应注入了新的活力. 尤其是近年来,Lewis酸碱型双组分无金属催化体系在该类聚合反应中展现出优异的催化效率和选择性,并且在环氧基高分子合成的简便化、绿色化、序列控制等方面实现了较大突破. 本文将介绍有机/无金属催化的环氧单体开环聚合与共聚(特别是环氧与非环氧类单体共聚)近年来的进展情况.
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](44)
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 解质泄露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)两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(FT-IR),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颜色切换,两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.
仿凝集素微凝胶的制备及葡萄糖响应特性
兰如月, 朱琳, 王小飞, 吴伟泰
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20128
[摘要](172)
摘要:
葡萄糖响应高分子微凝胶有望用于设计构建可持续检测葡萄糖并输出反馈的系统,但如何实现高选择性识别水环境中葡萄糖是较大挑战. 本项工作优化了仿凝集素(s-Lectin)的合成路线,通过迈克尔加成、酰胺缩合等,4步合成出s-Lectin,进而将其包裹于聚异丙基丙烯酰胺(pNIPAM)交联网络中,制备得到新型的葡萄糖响应微凝胶. 随着葡萄糖浓度在0-30 mM范围内逐渐增大,浊度法研究表明该仿凝集素微凝胶水溶液消光度呈现持续降低的趋势,而动态光散射法测试结果显示仿凝集素微凝胶粒径变大,即微凝胶发生了溶胀. 进一步采用动态光散射法研究对葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖等的识别选择性,结果表明仿凝集素微凝胶仅在水溶液中加入葡萄糖时发生溶胀,而在加入果糖、甘露糖、半乳糖等时则几乎没有发生粒径变化,因而展示出可高选择性识别水环境中葡萄糖的特性,有望用于血糖检测.
一种普适、高效的光束缚型引发剂用于聚合物材料表面抗污改性
李翔, 王境鸿, 唐增超, 陈蕊, 方菁嶷, 李丹, 陈红
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20079
[摘要](366)
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分钟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寡聚乙二醇酯(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.
具有环境响应性的纤维素基水凝胶
胡丹宁, 孙亚飞, 陶磊, 袁金颖, 隋晓锋, 危岩
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20131
[摘要](81)
摘要:
随着对可再生资源开发利用的逐渐重视,基于纤维素环境响应型水凝胶结构设计和响应性能的研究备受关注. 环境响应纤维素基水凝胶不仅具有较好的生物相容性和生物可降解性,还表现出对环境因素优良的检出识别及明显响应行为,拓展了水凝胶材料在生物医用、仿生智能材料等领域的应用. 本文从环境响应纤维素基水凝胶的设计构建出发,首先简要介绍一种或多种化学信号、物理信号为刺激源响应的纤维素基水凝胶,进而从药物载体、形状记忆材料和伤口敷料等方面阐述环境响应纤维素基水凝胶的相关应用.
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](143)
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, 在智能材料领域具有广泛的应用前景. 在本论文中, 我们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. 通过蒽基团(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. 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.
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粘合剂的制备及性能
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](139)
摘要:
本文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 oC)时发生溶胶-凝胶转化,得到无细胞毒性且有优良抗菌和粘附性能的水凝胶(CS-pC/β-GP). 该水凝胶粘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粘合剂提供了新思路.
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
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20153
[摘要](32)
摘要:
利用光催化材料吸收太阳能实现清洁燃料制备是解决能源和环境问题的有效途径之一. 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可以合理构筑等独特优势,近年来逐渐成为光催化研究领域一类新兴材料. 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. 虽然高分子光催化材料的研究有超过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明晰的难题. 本专论重点探讨近年来不含金属催化活性中心的高分子光催化材料在参与光催化反应时的表面反应活性位点表征及相关反应路径揭示方面的研究进展,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.
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](58)
摘要:
针对偶氮基光敏分子存在的放热速率慢和温度难以控制的难点,本文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),并将其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.
含硒动态共价高分子
夏嘉豪, 谭以正, 许华平
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20134
[摘要](66)
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。由于动态共价键兼具稳定性和动态性,将它们引入高分子材料中可以在保证材料强度的同时提供独特的响应特征。例如,对自修复材料、形状记忆材料、可降解/再生材料的研究中均涉及到动态共价键。硒是人体必需的一种微量元素。我们课题组最早开展了含硒动态高分子的研究,发现由于其独特的化学特征,许多不同结构的含硒键都具有动态共价键的特征,且它们的响应条件往往非常温和。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,随后将它们引入高分子材料中以实现自修复、光塑性、3D图案化、信息存储等特殊功能。
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
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20070
[摘要](482)
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-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的拉电子共轭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-酮亚胺配体结构和聚合反应条件,可在较宽范围内调节聚合效率和乙烯齐聚物的分子量及其分子量分布指数.
混合离子液体对PMMA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](199)
摘要:
本文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)进行混合以调控粘度变化,混合离子液体(ILs)的粘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、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.
增强型PFA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](216)
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;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.
基于天甲橡胶的高性能生物基弹性体制备及性能研究
龚舟, 彭涛, 曹黎明, 曹晓东, 陈玉坤
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20118
[摘要](226)
摘要:
天甲橡胶(MGNR)是生物基高分子材料天然橡胶(NR)的一种改性产品,较高的门尼粘度导致MGNR作为橡胶制品主要成分的研究鲜见报道. 本文将极性的MGNR与非极性的NR并用,NR分子链较高的柔顺性使MGNR的门尼粘度得到有效降低,改善了MGNR的加工性能. 进而添加表面具有硅羟基的气相法白炭黑,一方面,白炭黑与MGNR、NR形成结合胶;另一方面,白炭黑表面的硅羟基与MGNR的侧链甲基丙烯酸甲酯形成较强的相互作用,白炭黑作为“桥梁”改善了MGNR与NR之间的相容性. 随着白炭黑含量的提高,MGNR/NR(40/60)硫化胶的拉伸强度与断裂伸长率均逐渐增大. 当白炭黑的填充量为10 phr时,硫化胶的拉伸强度为31.2 MPa,断裂伸长率为605%. 相比于未填充白炭黑的硫化胶分别提高了42.4%和28.9%,相比于纯MGNR分别提高了55.2%和93.9%.

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高分子学报2020年7月第7期目录
2020, 51(7).
[摘要](20) [PDF 2516KB](0)
摘要:
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研究亮点评述
“因材施教”式的可控逐步聚合新策略
刘冬生
2020, 51(7): 679-680. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20113
[摘要](240) [HTML全文](57) [PDF 500KB](2)
摘要:
华东理工大学胡爱国等依据纳米孔对聚合物的尺寸筛选原理,提出了一个实现可控逐步聚合的新策略,实现了尺寸选择的反应活性控制,最终获得了PDI为1.1左右的窄分布聚合物.
快报
一种新型含硅氧烷间隔基元的半芳香族共聚酰胺
龙家伟, 史小慧, 刘博文, 卢鹏, 陈力, 王玉忠
2020, 51(7): 681-686. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20125
[摘要](476) [HTML全文](144) [PDF 861KB](34)
摘要:
通过芳香族亲核取代反应合成了一系列含硅氧烷基元主链结构的半芳香族共聚酰胺. 研究发现,共聚酰胺具有较高的分子量和较窄的分子量分布. 硅氧烷结构的引入不仅赋予了共聚酰胺低的吸水率,而且使其能保持良好的力学性能,当硅氧烷结构含量为10 mol%时,拉伸强度达到80.0 MPa,缺口冲击强度为4.8 kJ/m2,可与商品化HTN产品相媲美. 阻燃性能测试结果可知,在不添加磷、卤等传统阻燃剂的情况下,随着硅氧烷结构含量的增加,共聚酰胺表现出良好的阻燃抗熔滴效果. 当共聚酰胺中硅氧烷结构含量为10 mol%时,极限氧指数可达33.5%,可通过UL-94垂直燃烧V-0级.
专论(特约专论)
巨型分子的黏弹性研究进展
罗锦添, 欧阳希凯, 刘庚鑫
2020, 51(7): 687-697. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20056
[摘要](853) [HTML全文](314) [PDF 2438KB](286)
摘要:
巨型分子是一类新型高分子,其构建基元为结构更具刚性的分子纳米粒子,如多面体齐聚倍半硅氧烷(POSS)等. 将多个分子纳米粒子三维连接而形成的一类巨型分子能够保持三维形状,这不同于传统的一维链状高分子. 我们采用流变学手段研究了一系列处于本体条件、且具有不同直径的巨型分子,发现在玻璃化转变温度之上,其动力学由其直径决定. 这与传统高分子中缠结主导的动力学截然不同:当巨型分子的直径跨过临界直径时,其松弛时间增加至少108倍;在临界直径以上的巨型分子不能扩散和松弛,表现出储能模量的平台,而且模量随温度线性增加,对应于分子纳米粒子的受限运动. 跳出传统高分子的框架,巨型分子展现出不同于“蛇形运动”、“缠结”和“管子模型”的新规律,成为连接高分子体系和胶体体系的桥梁. 随机一级相变理论推测,玻璃化转变时协同运动区域的直径大约为微观运动单元直径的6倍,这个分界与实验中巨型分子的临界直径一致,因此我们将这种类似于玻璃化的状态称为协同玻璃态. 以这些巨型分子为代表的软团簇或可类比为玻璃化中的协同运动区域,将为研究玻璃化转变提供新的实验支持.
力学功能蛋白生物合成及材料应用
刘凯, 李敬敬, 马俊, 柳柏梅, 马超
2020, 51(7): 698-709. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20074
[摘要](572) [HTML全文](103) [PDF 2477KB](15)
摘要:
源自蛛丝、蚕丝、贻贝胶的生物力学结构蛋白及其材料在高技术领域具有重要的应用前景. 目前人工合成生物力学蛋白面临着蛋白种类和序列较单一、化学作用机制不清楚、结构优化复杂、性能不稳定、量产困难等诸多问题. 因此实现力学功能蛋白的分子理性设计、精准高效合成和性能调控是该领域面临的挑战. 目前合成生物学技术的发展为力学结构蛋白的优化设计、合成以及材料性能提高提供了新的思路和策略. 本专论将集中探讨合成结构性蛋白研究近况、进展和技术突破. 重点展开对基于蛛丝序列和非蛛丝序列的人工蛋白的设计与合成的讨论,并突出它们在构建高强纤维和高强粘合剂材料方面的应用. 最后并对合成蛋白及力学应用领域的发展进行评述和展望.
综述
用于锂二次电池的类三明治结构电解质的研究进展与展望
刘亭亭, 张建军, 于喆, 吴瀚, 张津宁, 唐犇, 崔光磊
2020, 51(7): 710-727. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19196
[摘要](889) [HTML全文](257) [PDF 4049KB](59)
摘要:
设计和开发高性能电解质对于提升锂二次电池的安全使用性能和电化学性能十分必要. 类三明治结构电解质是一类新兴的,具有特殊两层、三层或多层对称或非对称结构的电解质体系,可实现不同材料的性能优势互补,同“刚柔并济”电解质设计理念相吻合. 基于此,本综述详细梳理了类三明治结构电解质在高电压锂电池、固态锂电池、锂金属电池和锂硫电池等方面展现出的多功能应用:(1)提高离子电导率;(2)提高负极界面相容性,抑制锂枝晶生长;(3)提高正极界面抗氧化性能;(4)防止过渡金属离子溶出游弋到负极;(5)防止多硫化物穿梭. 并从类三明治结构电解质特定应用方面出发,重点论述了类三明治结构电解质的类型、制备、功能以及在高性能锂二次电池中的研究进展. 文末还对类三明治结构电解质未来可能的发展趋势及存在的挑战进行了深入分析和阐释. 本综述将会对锂二次电池高性能电解质的设计、开发和研究工作起到非常好的理论指导和思路借鉴作用. “刚柔并济”类三明治结构电解质必将在未来高性能二次电池开发过程中发挥重要作用.
基于DNA纳米结构的分子间相互作用研究
李浩, 郝亚亚, 王飞, 王丽华, 刘刚
2020, 51(7): 728-737. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20055
[摘要](575) [HTML全文](172) [PDF 2190KB](17)
摘要:
研究生物分子间的相互作用是研究生命本质过程中必不可少的环节. 近年来,DNA纳米技术在分子间相互作用的研究中发挥了重要作用,取得了一系列进展. DNA纳米结构具有高度的可编程性和可寻址性,可以利用这些性质采取不同的方式将待测体系修饰在DNA纳米结构上,而且可以精确控制分子的排布、种类、数目等,因此可以作为研究分子间相互作用的模板. 在此基础上结合单分子技术,如单分子荧光成像(SMF)、原子力显微术等(AFM),可以实现对单个分子的行为观测. 本文首先简述了DNA纳米结构作为研究平台的构建,然后对DNA纳米结构在研究分子间相互作用中的应用进行了阐述,包括用作锚定平台、提供具有一定机械性能的支架以及提供纳米级的微环境,最后对DNA纳米技术的发展进行了总结与展望.
论文
基于Ugi多组分反应的赖氨酸与糠醛的直接聚合
陶月, 陈金龙, 王士学, 陶友华
2020, 51(7): 738-743. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20025
[摘要](757) [HTML全文](604) [PDF 974KB](33)
摘要:
报道了基于Ugi多组分反应的Nα-叔丁氧羰基-L-赖氨酸、糠醛与叔丁基异腈的聚合. 聚合条件温和,无需使用催化剂,且所得聚合物的相对数均分子量Mn最高可达10.0 kg/mol. 特别是,聚合在水中也可顺利进行,可以避免有毒溶剂的使用,符合绿色化学发展理念. 核磁共振氢谱(1H-NMR)、核磁共振碳谱(13C-NMR)及基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)的结果证实所得聚合物具有类肽的结构. 在此基础上,推测Nα-叔丁氧羰基-L-赖氨酸、糠醛与叔丁基异腈的聚合符合Ugi反应的一般机理,即糠醛首先与氨基缩合形成亚胺,再经过两次的亲核加成、Mumm重排以及酰基转移反应,最终形成具有类肽结构的聚合物. DSC测试结果表明聚合物玻璃化转变温度(Tg)为116 °C,无明显熔点. 所获得的聚合物在生物降解材料及生物医用材料等领域具有潜在的应用价值,这为赖氨酸和糠醛的直接聚合以及可再生资源的高附加值利用开辟了一条新路径.
α-烯烃基甲基二氯硅烷调控丙烯多相共聚制备高熔体强度高抗冲聚丙烯
张志箭, 王莉, 祖凤华, 洪柳婷, 秦亚伟, 董金勇
2020, 51(7): 744-753. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20017
[摘要](468) [HTML全文](82) [PDF 1721KB](1)
摘要:
作为最重要的热塑性高分子材料之一,聚丙烯在材料力学性能上的缺陷主要表现为冲击韧性尤其是低温韧性差,在熔体加工中的缺陷主要表现为熔体强度低,如何综合改善这两方面的性能是丙烯聚合和聚丙烯结构设计研究的重要问题. 本文利用α-烯烃基甲基二氯硅烷调控丙烯多相共聚,在聚合反应完成后通过对聚合物进行水解处理,在共聚物中产生长链支化结构,制备了同时具有高熔体强度和高冲击韧性的新型聚丙烯. 共聚物的凝胶渗透色谱(GPC)和熔体流变学测试结果均表明长链支化结构的存在,而试样断面扫描电镜(SEM)则清楚给出其以聚丙烯为基体和以乙丙无规共聚物橡胶(EPR)为分散相的相分离形态. 共聚物在拉伸流变测试中表现出高熔体强度和显著的应变强化效应,在力学性能测试中显现出高缺口冲击强度.
聚乙二醇生物相容性与结合水关系的单分子力谱研究
许俊, 曹楠普, 肖尧鑫, 罗仲龙, 鲍雨, 崔树勋
2020, 51(7): 754-761. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19219
[摘要](714) [HTML全文](115) [PDF 910KB](24)
摘要:
聚乙二醇(PEG)优良的生物相容性使得其在生物材料领域的应用十分广泛,但关于其具有良好生物相容性的分子机理依然不清楚. 本文利用单分子力谱技术研究了PEG生物相容性与其结合水之间的关系. PEG在非极性有机溶剂-壬烷及磷酸盐缓冲液(PBS)中的力-距离(F-E)曲线之间存在显著的差异. 通过实验分析及单分子理论模型验证发现这一差异主要是由PEG结合水重排所导致的. 对壬烷及PBS中的F-E曲线间的面积差进行积分得到PEG结合水重排所额外消耗的能量(Ew)为 ~ 1.59 kBT/unit (3.93 kJ/mol). 通过对比发现,此Ew与生物大分子的Ew最为接近. 我们推测这一与生物大分子相近的Ew值保证了PEG在生物体内既不会引起严重的能量波动也不会影响其他分子的行为,这可能是PEG具有优良生物相容性的一个重要因素.
高灵敏度二维光子晶体水凝胶Cu2+传感器
刘晨辉, 刘根起, 任宸锐, 史红凯, 薛珂, 曹云雷, 李欢欢, 刘建勋
2020, 51(7): 762-770. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20030
[摘要](723) [HTML全文](184) [PDF 1352KB](41)
摘要:
以聚苯乙烯二维光子晶体阵列为模板,戊二醛为交联剂,制备了聚乙烯醇二维光子晶体水凝胶(PVA 2DPCH),再以巯基乙酸为酯化剂,通过聚乙烯醇(PVA)的巯基化改性,得到巯基化聚乙烯醇二维光子晶体水凝胶(PVA-SH 2DPCH). 利用德拜环法,研究了PVA-SH 2DPCH对Cu2+的响应行为. 结果表明,PVA-SH 2DPCH对Cu2+具有超灵敏响应,在Cu2+溶液中,凝胶收缩,其德拜环直径(D)随Cu2+浓度的增大而增大,当Cu2+浓度由0增加至10−15 mol/L时,其德拜环直径即可增加0.45 cm,当浓度继续增大到10−7 mol/L时,其德拜环直径(ΔD)可增加0.85 cm. 当Cu2+浓度在10−15 ~ 10−7 mol/L范围内时,PVA-SH 2DPCH的德拜环直径变化(ΔD)与Cu2+浓度(c)呈线性关系,其线性回归方程为ΔD = 1.195 + 0.0493 × logc,(ΔD, cm;c, mol/L),R2 = 0.99899. 以制备的PVA-SH 2DPCH为Cu2+传感器,利用德拜环法表征溶液中Cu2+的浓度,方法简单快速兼具无标记、可视化检测的特点,为现场实时检测Cu2+提供了可能.
含“Si―H”基团聚乙烯的合成及功能化研究
林秀崇, 王胤然, 姜磊, 郭方
2020, 51(7): 771-776. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20023
[摘要](1222) [HTML全文](296) [PDF 1081KB](23)
摘要:
采用(C5Me4SiMe3)Sc(CH2C6H4NMe2-o)2 ( 1 )、(C5Me4SiMe3)Sc(CH2SiMe3)2(THF) ( 2 )两种单茂钪催化剂,考察了其催化10-二甲基硅基-1-癸烯(Decene-SiH)均聚合以及与乙烯共聚合的性能,并通过NMR、GPC和DSC对所获共聚物的微观结构和热性能进行了分析. 结果表明,在室温1.01 × 105 Pa 乙烯压力下,单茂钪 2 对乙烯与Decene-SiH共聚合表现了极高的催化活性(105 g聚合物molSc−1 h−1),Decene-SiH转化率达99%. 改变Decene-SiH用量,获得了组成可控(Decene-SiH含量8 mol% ~ 50 mol%)、高分子量(7.2 × 104 ~ 10.0 × 104)、窄分布(Mw/Mn = 1.35 ~ 1.63)的乙烯/Decene-SiH共聚物. 当共聚物中Decene-SiH含量小于12 mol%时,Decene-SiH孤立插入聚乙烯链中;当共聚物中Decene-SiH含量大于26 mol%时,Decene-SiH可孤立和连续插入聚乙烯链中. 不同组成的乙烯/Decene-SiH共聚物具有一个118 ~ 130 °C的熔点,共聚物中Decene-SiH含量为50 mol%时具有一个−71 °C的玻璃化转变温度. 共聚物中Decene-SiH含量增加,聚乙烯结晶度明显降低. 乙烯/Decene-SiH共聚物中“Si―H”基团与烯丙基缩水甘油醚、N,N-二甲基丙烯酰胺、p-N,N-二甲基氨基苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯4种物质在Karstedt's催化剂作用下发生硅氢加成反应,实现了“Si―H”基团100%转化,有效地将乙烯/Decene-SiH共聚物中“Si―H”基团转变为其他的极性基团,获得了4种具有亲水性质的功能化聚乙烯.
  • 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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