ISSN 1000-3304CN 11-1857/O6

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邻苯二酚-四乙烯五胺改性超高分子量聚乙烯纤维
赵晗, 尚晴, 杨萌, 金帅, 王洋洋, 赵宁, 尹晓品, 丁彩玲, 徐坚
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19172
[摘要](167) [HTML全文](71) [PDF 1246KB](9)
摘要:
应用Cat-TEPA改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维,在难黏附的纤维表面形成均匀涂层. 采用透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、示差扫描量热(DSC)、热重分析(TGA)和静态接触角测试等手段对其结构和性能进行了表征,并通过单丝拔出实验研究改性前后纤维与环氧树脂之间的界面剪切强度(IFSS),探索了反应物配比、反应时间对表面性能的影响,并确定最佳改性条件. 结果表明Cat-TEPA共沉积改性未影响纤维的结晶和热稳定性,改性后纤维表面浸润性得到改善,且适当增加反应时间和TEPA含量能够提高纤维和树脂之间的IFSS,当Cat-TEPA摩尔比为1:4,反应时间为24 h时效果最佳,与未改性纤维相比,界面剪切强度提升约44%.
双烯烃橡胶复分解-加氢制备端羧基聚烯烃
王茜茜, 戴璐, 介素云, 李伯耿
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19171
[摘要](171) [HTML全文](93) [PDF 1845KB](6)
摘要:
采用烯烃复分解法,以双烯烃橡胶为原料,在Grubbs II代催化剂和链转移剂(马来酸)的作用下制得相应的端羧基聚二烯烃,通过对甲苯磺酰肼/三正丙胺试剂对其进一步加氢得到端羧基聚烯烃. 主要研究了反应时间、反应温度、橡胶中双键/催化剂摩尔比、橡胶中双键/链转移剂摩尔比等因素对产物分子量及分子量分布的影响. 通过核磁共振氢谱(1H-NMR)和碳谱(13C-NMR)、红外光谱(FTIR)、凝胶渗透色谱仪(GPC)、热重分析(TGA)和示差扫描量热分析(DSC)对产物的结构和性能进行了测试表征. 结果表明,通过调整橡胶中双键/催化剂的摩尔比或橡胶中双键/链转移剂的摩尔比可以调控产物的分子量. 另外,采用该方法制得的端羧基聚丁二烯具有较高的反式1,4-结构含量,与原料相比其顺式1,4-结构含量大幅下降,从而对产物的性能产生一定影响;而以异戊橡胶为原料时并没有观察到该现象. 端羧基聚二烯烃经加氢反应后转变成端羧基聚烯烃,具有更好的热稳定性. 该方法合成步骤简单,产物分子量可控,为功能材料的制备提供了新的可能.
侧基含羟基的主链偶氮苯液晶共聚酯的合成及其光响应行为
彭亚婷, 王涛, 李杭, 杨荣, 李锦春
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19177
[摘要](179) [HTML全文](108) [PDF 1623KB](17)
摘要:
以4,4'-双(6-羟基己氧基)联苯(BHHBP)、4,4'-双(6-羟基己氧基)偶氮苯(BHHAB)为液晶基元,利用苹果酸二乙酯(DM)和苯基丁二酸(PSA)采用无规共聚,合成了侧基含羟基的偶氮苯液晶共聚酯(Az-LCP). 先在液晶态下拉伸取向,然后用六亚甲基二异氰酸酯(HDI)交联制备单畴取向偶氮苯液晶交联网络. 通过核磁共振氢谱(1H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)测试,对合成的Az-LCP进行结构表征,通过示差扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、偏光光学显微镜(POM)等对其液晶相变行为进行表征,研究了偶氮苯含量、交联密度、薄膜厚度对其光致弯曲行为的影响. 结果表明,偶氮苯含量10%,交联12 h的Az-LCP1具有最佳的光致弯曲回复行为.
超高分子量聚乙烯烧结制品的链缠结调控及其对性能影响
董澎, 王柯, 李军方, 傅强
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.19159
[摘要](277) [HTML全文](138) [PDF 1227KB](47)
摘要:
利用新的单中心Ziegler-Natta (Z-N)催化剂,通过干预分子链的生长与聚集行为,可获得低缠结的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)初生树脂. 本研究利用这类低缠结UHMWPE,通过设置不同的烧结温度(Ts)来改变熔体缠结状态,并探讨了链缠结程度对烧结制品结构与性能的影响. 实验结果表明Ts = 220 °C下,UHMWPE样品发生显著的复缠,造成高缠结度;而Ts = 170 °C下,初始低缠结状态能够得以充分保留,从而获得了缠结度具有明显差别的不同样品. 示差扫描量热法(DSC)测试表明,在Ts = 170 °C下,低缠结度有利于在随后等温及冷却结晶过程中生成高熔点(最高达141 °C)晶体与高的结晶度(最高达65%). 力学测试表明低缠结度制品的综合力学性能显著提升,其中屈服强度提高72%,拉伸断裂强度提升139%,弹性模量提升162%以及断裂伸长率提升36%,实现了同时增强增韧. 这就提供了一种从调节链缠结温度实现UHMWPE烧结制品高性能化的新思路.
高性能可回收环氧树脂及其复合材料的制备与性能研究
汪东, 李丽英, 柯红军, 许孔力, 卢山, 龚文化, 张欢, 王国勇, 赵英民, 赵宁
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19167
[摘要](153) [HTML全文](72) [PDF 1359KB](15)
摘要:
采用戊二酸酐为固化剂,乙酰丙酮锌为催化剂制备了一种综合性能优异的高性能可回收环氧树脂. 系统研究了固化剂及催化剂含量对树脂结构、热学及动态性能的影响,实现了树脂组成的优化设计. 基于酯交换反应的热可逆性,制备的vitrimer树脂通过物理热压方法可实现良好回收,力学强度保持率可达80%. 采用RTM工艺制备的碳纤维织物增强vitrimer树脂复合材料表现出与传统热固性树脂基复合材料相当的力学性能,并且通过醇类溶剂热降解树脂的方法,可实现复合材料中碳纤维的高效无损回收,回收率近100%.
高分子/单链高分子纳米粒子复合体系中的界面性质
钱虎军, 吕中元
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.19152
[摘要](299) [HTML全文](175) [PDF 4760KB](54)
摘要:
高分子与纳米粒子复合是改善高分子材料性能的有效途径. 近20年来关于高分子/纳米粒子复合物的研究引起了学术界广泛的兴趣. 然而由于此类体系中的影响因素复杂,虽然学者们在相关材料性能的研究方面取得了重要进展,但是相关理论的发展却相对滞后,其中一个重要原因是实验上表征手段的缺失,导致对体系中纳米粒子与本体高分子链相互作用规律的认识(尤其是两者界面性质的认识)不够. 本文总结和阐述了我们近几年利用分子动力学模拟技术研究高分子/单链高分子纳米粒子复合体系的主要结果,并围绕此类复合体系中的界面结构及动力学性质,讨论并总结了纳米粒子对本体高分子链的作用范围及影响规律,指出单链纳米粒子对熔体链的作用范围与纳米粒子的自身尺寸相当,而与熔体高分子链的分子量没有直接的关系. 该结论将为纳米复合体系高分子理论的发展提供重要参考.
多相聚合物微观结构和分子间相互作用的固体NMR研究
张荣纯
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19175
[摘要](245) [HTML全文](118) [PDF 4727KB](46)
摘要:
近年来固体核磁共振(NMR)技术在聚合物材料表征领域正发挥着越来越重要的作用,已经成为研究聚合物微观结构、链段动力学、分子间相互作用等微观信息及阐明材料结构-功能-性质关系必不可少的重要手段. 本文将综述我们近年来系统构建和发展的固体NMR方法及其在研究多相聚合物微观结构、分子间相互作用和交联网络等问题中的应用. 此外,针对存在不均匀性动力学的多相聚合物体系,我们发展了增强固体NMR谱图灵敏度的新方法.
长碳链聚酰胺及其共聚物的拉伸诱导结晶
王莉莉, 朱平, 董侠, 王笃金
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.19165
[摘要](303) [HTML全文](137) [PDF 3102KB](35)
摘要:
长碳链聚酰胺(LCPA)作为聚酰胺的特殊品种,较长的亚甲基链和极性酰胺基团使其兼具聚烯烃和聚酰胺的双重特性. 在加工或使用过程中,拉伸诱导结晶现象对长碳链聚酰胺及其共聚物的强度和弹性行为具有重要影响,深入认识其在外场下的微观结构响应对该材料的设计及制备具有重要意义. 围绕拉伸诱导结晶作用,该专论主要基于本团队2010年以来在长碳链聚酰胺及其共聚物的拉伸诱导结晶工作,并综述了国内外的相关研究,涉及拉伸诱导结晶现象、拉伸诱导结晶的影响因素、拉伸诱导结晶与力学性能的构效关系及拉伸诱导结晶的表征方法等方面.
可持续高分子-纤维素新材料研究进展
段博, 涂虎, 张俐娜
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.19160
[摘要](415) [HTML全文](242) [PDF 5666KB](75)
摘要:
21世纪“绿色”化学已成为世界各国社会经济发展中的研究与开发战略方向. 纤维素是自然界中储量最丰富的天然高分子,是重要的可再生资源以及未来的主要工业原料. 然而由于纤维素存在着大量的分子内以及分子间氢键,其结构致密,难以溶解或熔融进一步加工. 本文简要介绍了近几年来关于直接使用物理溶剂方法(非衍生化)对纤维素材料开发利用的新进展,主要包括以下4个方面:(1)纤维素在“绿色”溶剂-碱/尿素以及离子液体体系中的溶解和再生;(2)纳米纤维素的制备以及组装;(3)木材纳米技术的开发及利用;(4)细菌纤维素基材料等,旨在推进“绿色”技术实现纤维素资源的研究开发及利用.
基于聚丙烯酸二维光子晶体水凝胶的阳离子表面活性剂传感器
秦夏彤, 刘根起, 刘晨辉, 刘建勋, 李欢欢, 曹云雷, 范晓东
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19170
[摘要](202) [HTML全文](92) [PDF 1082KB](18)
摘要:
以聚苯乙烯二维光子晶体为模板,丙烯酸为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,2,2-二乙氧基苯乙酮为引发剂,紫外光引发聚合,制备聚丙烯酸二维光子晶体水凝胶(PAA 2D-PCH),利用德拜环法研究了其对阳离子表面活性剂的刺激响应行为. 实验结果表明,在pH = 7.4的磷酸盐缓冲溶液中,PAA 2D-PCH对阳离子表面活性剂有灵敏的响应,凝胶体积收缩,引起颗粒间距减小,德拜环直径增大,衍射波长蓝移,当氯化十六烷基吡啶(CPC)、溴化十六烷基吡啶(CPB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)浓度由0增加到4 × 10−3 mol/L时,德拜环直径分别增加了5.95、5.50、5.05 cm,颗粒间距分别减小了380、364、341 nm;而在阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性离子表面活性剂溶液中,PAA 2D-PCH的德拜环直径基本保持不变,表明其对阴离子型、非离子型和两性离子表面活性剂均无响应. 该PAA 2D-PCH制备简单,有望作为传感器用于水体中阳离子表面活性剂的检测,无需复杂的仪器设备,操作方便、可重复利用,兼具可视化的特点.
典型高分子纤维发展回顾与未来展望
俞森龙, 相恒学, 周家良, 邱天, 胡泽旭, 朱美芳
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.19148
[摘要](429) [HTML全文](291) [PDF 3014KB](42)
摘要:
高分子纤维作为发展国民经济的基础材料、国防军工的战略材料、新兴产业的前沿材料,其产品内涵与应用领域正在不断拓展. 本文首先简要介绍了国内外高分子纤维材料的发展简史,其依次经历了天然纤维、人造纤维、合成纤维(差别化、功能化、高性能等纤维)等发展阶段. 其次,结合本课题组相关工作重点阐述了通用型聚酯纤维、高性能聚苯硫醚纤维以及生物质聚乳酸纤维等典型高分子纤维材料的研究进展,包括发展历程、制备方法、性能优化、应用领域等内容. 最后,展望了高分子纤维材料的发展趋势,我们认为基于材料、信息、生物、机械等学科交叉融合与技术突破,具有多材料、多结构、多功能的绿色、超性能、智能纤维材料将成为未来发展方向.
高分子纳微球在工程疫苗中的新应用
岳华, 马光辉
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19143
[摘要](377) [HTML全文](188) [PDF 2741KB](54)
摘要:
随着新发、突发重大传染病以及恶性肿瘤等疾病防控需求的增加,以经验开发为主的传统疫苗体系亟待更新. 高分子纳微球因其独特的理化优势,成为生物医药递送领域研究和关注的焦点. 但是如何对纳微球体系进行合理化设计和工程化整合是疫苗递送系统开发中遇到的重要挑战. 本团队20年来在高分子纳微球制备和应用方面进行了系统性研究,并提出纳微球为“底盘”(Chassis)和亚单位疫苗共组装成先进疫苗的策略,发现和创制了高分子纳微球新功能,阐明了其在细胞/黏膜免疫中的重要作用机理. 本专论结合国内外研究现状,围绕上述研究工作,介绍了工程化疫苗底盘按需设计的思路和参考机制,同时也探讨了其在生物医药领域的发展前景.
静电纺丝交联凝胶聚合物电解质的制备与表征
陈云妮, 肖琴, 李青音, 任世杰
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19149
[摘要](285) [HTML全文](142) [PDF 1449KB](30)
摘要:
利用静电纺丝技术和傅-克烷基化反应制备了以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,聚苯乙烯-聚环氧乙烷-聚苯乙烯(PS-PEO-PS)三嵌段共聚物为添加剂的交联纳米纤维复合膜(e-CPMs). 将e-CPMs浸泡电解液活化,即可得到交联凝胶聚合物电解质(e-CGPEs). 通过改变PS-PEO-PS的含量(3%、5%、10%、20%)研究了PS-PEO-PS对e-CPMs热稳定性及e-CGPE电化学性能的影响. 结果表明,e-CPMs的高温尺寸稳定性优于PVDF膜和商业化聚丙烯(PP)隔膜. 当PS-PEO-PS的添加量达到5%时,e-CGPE 5%的室温离子电导率可达6.52 mS/cm. 在2 C充放电,e-CGPE 5%放电比容量仍可达83.5 mAh/g. 在0.1 C循环100次后,e-CGPE 5%的放电容量保持率高达99.7%.
分子模拟在聚酰亚胺研究中的应用
雷环宇, 田国峰, 肖美凤, 李小兰, 齐胜利, 武德珍
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19157
[摘要](341) [HTML全文](225) [PDF 1112KB](42)
摘要:
聚酰亚胺(PI)是一类通过酰亚胺键连接的环链状高分子聚合物,其化学组成可调,同时具有复杂的多尺度多层次结构特征,更进一步地影响了材料的热学、力学和光电性能. 本文综述了近年来分子模拟方法在PI中的应用,辅助研究和解释了PI材料的结构和性能的关系. 结构上,包括分子链结构、凝聚态的结晶、取向结构、自由体积以及相结构;性能上,介绍了分子模拟在PI材料热性能、机械性能、气体分离以及PI基复合材料的界面结合性能方面的应用. 最后,对计算机模拟在聚酰亚胺研究中的发展趋势进行了展望,本文对于PI性能优化和功能性PI的设计制备具有一定的理论指导意义.
官能化聚四氢呋喃-b-聚异丁烯-b-聚四氢呋喃三嵌段共聚物的合成与性能
张方, 张航天, 杨甜, 孔波, 郭安儒, 章琦, 吴一弦
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.19151
[摘要](334) [HTML全文](158) [PDF 2378KB](32)
摘要:
采用2-氯-2,4,4-三甲基戊烷或对二枯基氯为引发剂和TiCl4或FeCl3为共引发剂,引发异丁烯(IB)可控/活性正离子聚合与官能端基转化,设计合成不同分子量及窄分子量分布的端基官能化聚异丁烯,如双端烯丙基溴官能化聚异丁烯(Br-PIB-Br)或双端烯丙基胺官能化聚异丁烯(H2N-PIB-NH2). 采用烯丙基溴/高氯酸银体系引发四氢呋喃(THF)开环聚合,合成聚四氢呋喃活性链(PTHF+). 进一步通过将IB可控/活性正离子聚合与THF可控/活性正离子开环聚合2种方法相结合,设计合成2种新型官能化聚四氢呋喃-b-聚异丁烯-b-聚四氢呋喃(PTHF-b-PIB-b-PTHF)三嵌段共聚物:(1)以上述Br-PIB-Br为大分子引发剂,在AgClO4作用下引发THF活性正离子开环聚合,采用水终止活性链端,设计合成双端为羟基的HO-PTHF-b-PIB-b-PTHF-OH三嵌段共聚物(简称:FIBF-OH);(2)以上述合成的PTHF+活性链与H2N-PIB-NH2链端胺基发生高效亲核取代反应,设计合成中间链段连接点含―NH―官能基团的PTHF-b-HN-PIB-NH-b-PTHF三嵌段共聚物(简称:FIBF-NH). 在上述三嵌段共聚物中,极性PTHF链段与非极性PIB链段的热力学不相容,导致其呈现明显的微相分离,且微观形态与共聚组成相关. PTHF均聚物易结晶,在上述共聚物中由于PTHF链段单端受限致其结晶性减弱. 三嵌段共聚物分子链的中间连接点含―NH―官能基团,具有更强的氢键作用,促进PTHF链段重排并结晶,易形成更紧密的超分子网络结构,导致即使在PTHF链段相对分子量为0.7 kg·mol−1时仍具有较强的结晶性,且结晶熔融温度明显提高. 此外,由于FIBF-NH中形成超分子网络结构,使材料具有优异的自修复性能,材料表面的切痕在常温下10 min 后可以完全自愈合. 本文设计合成的新型官能化PTHF-b-PIB-b-PTHF三嵌段共聚物兼具有PTHF与PIB的优良性能,在生物医用、智能修复等功能材料领域具有潜在的应用前景.
石墨炔及修饰石墨炔在光电能源领域的应用
张嘉宾, 徐加良, 张宝, 冯亚青
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19153
[摘要](344) [HTML全文](139) [PDF 1872KB](41)
摘要:
相较于石墨烯,含有sp杂化C原子的石墨炔具有天然的带隙,同时因其高载流子迁移率、π-共轭结构等优异的光电特性成为光电能源领域重要的候选材料. 另外,石墨炔中炔键单元的高活性为其化学修饰与掺杂提供了良好的平台,通过修饰可以对带隙进行调节,从而使石墨炔更好地满足光电器件对半导体材料的要求,近些年来,很多研究致力于此方面并取得了重要成果. 本文简要介绍了石墨炔的种类,以及γ-石墨二炔(graphdiyne,GD)的几种合成方法,对石墨炔及修饰石墨炔在光电催化及光伏领域应用的最新研究进行了综述,提出了目前研究中存在的一些问题,并对此领域未来的发展进行了展望.
含硫/硒动态共价键强弱的测定
夏嘉豪, 李宏斌, 许华平
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19166
[摘要](507) [HTML全文](304) [PDF 1391KB](38)
摘要:
含硫、硒元素的化学键是重要的光响应动态共价键,本文试图从分子作用力的角度研究它们为何具有不同灵敏度的动态特征,采用基于原子力显微镜的单分子力谱(AFM-SMFS)对含硫、硒元素的动态共价键进行研究,揭示了其兼具稳定性与响应性的内在原因. 用化学方法在石英基底上修饰了二硫键或二硒键,通过前述3种化学键的光控动态交换过程,分别得到了含有单个二硫键、硒硫键或二硒键的高分子修饰的石英基底. 利用单分子力谱测量了这3组动态共价键的断裂力值,在200 nm/s的拉伸速度下,二硒键的断裂力为(1100 ± 300) pN,硒硫键的断裂力为(1320 ± 330) pN,二硫键的断裂力值为(1450 ± 300) pN,它们的强度从大到小依次为SS > SSe > SeSe. 单分子力谱结果表明动态共价键的强度介于非共价相互作用与传统意义上的稳定共价键(如C―C键)之间,这是它们兼具响应性和稳定性的原因之一.
漫谈高分子物理学的源起和发展
杨玉良, 张红东
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.19162
[摘要](312) [HTML全文](190)
摘要:
以漫谈方式简要回顾了高分子物理学的源起和发展历程,提出了以橡胶弹性理论作为高分子物理学发展源头的观点,揭示了高分子物理学中一些占主导地位的理论能取得成功的内在原因,以期为今后该学科的发展提供一些有益的启迪.
具有优异自恢复性能的高强度聚电解质复合物水凝胶
袁涛, 孙俊奇
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19093
[摘要](909) [HTML全文](457) [PDF 1102KB](87)
摘要:
具有高力学强度和优异自恢复性能的水凝胶在组织工程、可拉伸电子器件及可穿戴设备等领域具有潜在的应用价值. 本工作通过将4-甲酰苯-1,3-二磺酸修饰的聚乙烯醇(SPVA)与线型聚乙烯亚胺(LPEI)在水溶液中复合,并经过塑形、干燥和水浸泡过程,制备了具有优异自恢复性能的高强度聚电解质复合物水凝胶. 凝胶中强的静电作用和弱的氢键作用的协同作用使该水凝胶具有高的断裂强度和韧性,其断裂强度和韧性可达 ~ 10.0 MPa和 ~ 14.21 MJ/m3. 该水凝胶被拉伸到200%后,室温下不需要任何外界刺激,在1 h内就可完全恢复其初始形状和力学性能.
聚合物弹性体材料应力-应变关系的理论研究
丁芳, 张欢, 丁明明, 石彤非, 李云琦, 安立佳
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19132
[摘要](755) [HTML全文](420) [PDF 959KB](80)
摘要:
通过解析应力-应变关系可以得到弹性体材料组成结构与性能的定量关系. 迄今为止,已发展出三十余种常见本构模型. 明确这些模型的基本假设、边界条件、曲线特征和适用体系既能为聚合物弹性体材料力学性能的工程应用提供指导,又能进一步深化对材料宏观性能与微观组成和结构联系的理解,提升高性能弹性体材料的设计能力. 本文分析了包含唯象、统计力学及其变体模型的发展关系、应力-应变曲线特征,采用非线性拟合模拟模型两两间的关系并计算其最佳确定系数和Fréchet距离,给出了不同模型的相似度和定量等价性评估. 研究发现Gent和Warner模型、Three-Chain和Eight-Chain等5对模型可以实现数学等价,而一些参数多、计算复杂的模型可以用相对简单的模型在曲线特征上单向替代.
稀土催化极性单体配位均聚及与非极性单体共聚合的研究
崔冬梅
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.19142
[摘要](304) [HTML全文](304) [PDF 3639KB](62)
摘要:
将极性基团引入大分子链中可改善非极性聚烯烃材料的表面性能,扩展其应用范围甚至带来不可预见的新功能,是市场需求并由企业驱动. 与聚合后功能化改性和物理共混方法相比,极性与非极性单体配位共聚合是最直接和简便的方法,适用范围广,并可保持聚烯烃的立构规整度,一直以来,相关研究备受企业和科研工作者瞩目. 然而,极性基团通常具有Lewis碱性,容易与Lewis酸性的聚合催化剂强烈螯合而致其毒化,因此,这又是极具挑战性的课题. 目前,该领域的研究取得了很大的进展,已经实现了乙烯与很多极性单体的共聚合. 今后,将集中解决如何实现极性单体均聚合,提高共聚合活性,特别是极性单体插入率和分布可调节性,保持立体选择性,以及获得高分子量、具有实际应用意义的共聚产物等问题. 本文旨在将课题组近年来在极性功能化苯乙烯和共轭双烯烃单体的均聚合及与苯乙烯、乙烯和共轭双烯烃等非极性单体共聚合方面的最新研究成果以及国内外该领域的相关报道进行综合阐述,为读者提供解决上述关键问题采用的研究路线、实施方法和创新性思维.
基于动态共价键的自愈性水凝胶及其在医学领域的应用
李永三, 徐艳双, 陶磊, 危岩
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.19144
[摘要](531) [HTML全文](351) [PDF 4343KB](106)
摘要:
自愈性水凝胶作为一种新型仿生智能材料受到了科研人员的广泛关注. 近年来,人们利用动态共价键、超分子作用,发展了一系列自愈性水凝胶,并将其应用于药物控释、细胞三维培养、组织工程等生物医用领域. 本文总结和评述了基于动态共价键的自愈性水凝胶及这些水凝胶作为药物载体的相关研究,并展望了基于动态化学的自愈性水凝胶的未来发展.
α-亚甲基-β-丁内酯的区域选择性聚合:合成线形与环状聚酯
许越超, 周辉, 吕小兵
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.19145
[摘要](488) [HTML全文](400) [PDF 959KB](22)
摘要:
设计不同的催化体系或引发剂实现了α-亚甲基-β-丁内酯(MβBL)单体的区域选择性聚合,合成不同拓扑结构的聚酯. 选用偶氮二异丁腈(AIBN)自由基引发剂,选择性聚合MβBL的α位上亚乙烯基双键,形成线形含有四元环内酯单元的聚酯. 使用SalenAlCH3金属配合物催化剂,区域选择性在MβBL的酰-氧键断裂,生成双键保留以间同结构为主的结晶性线形聚酯. 有机强碱是MβBL的高效开环聚合催化剂,获得以酰-氧键断裂为主的线形聚酯. 而使用简单碘化钠催化MβBL开环聚合,形成以烷-氧键断裂为主的结晶性环状聚酯.
同步交联对高乙丙橡胶含量聚丙烯多相共聚物的粒子形态控制作用
张孟佳, 王莉, 洪柳婷, 秦亚伟, 董金勇
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19115
[摘要](640) [HTML全文](239) [PDF 1372KB](50)
摘要:
基于MgCl2负载Ziegler-Natta催化剂的丙烯多相共聚(丙烯均聚或与少量乙烯无规共聚和乙烯丙烯无规共聚制备乙丙橡胶的串联聚合)是工业丙烯聚合的主要方法之一,聚合物粒子形态控制是丙烯多相共聚的关键. 尤其是对于制备高EPR含量的TPO,如何控制高EPR含量时的产物粒子形态,将EPR限制于粒子内部而不向表面溢出,是丙烯多相共聚需要解决的关键科学问题. 本文报道以非共轭α,ω-双烯烃在乙丙无规共聚中使EPR发生同步交联是解决此问题的有效手段. 同步交联使EPR的黏弹性发生突变,黏度和弹性迅速增大,抑制了纳米尺度胶粒在分散的催化剂初级粒子表面形成后的迁移及聚集,一方面使EPR在多相共聚物粒子内部分散均匀,另一方面避免了EPR的溢出而使共聚物粒子形态得到保持. 本研究为丙烯多相共聚制备高EPR含量聚丙烯热塑性弹性体提供了一种参考方法.
一种镧基金属有机框架的制备及其对聚碳酸酯火安全性和热稳定性的影响
赛霆, 冉诗雅, 郭正虹, 方征平
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19108
[摘要](695) [HTML全文](310) [PDF 1444KB](25)
摘要:
通过热溶剂法合成了一种镧基金属有机框架(La-BDC),再通过熔融共混的加工方法将La-BDC加入至聚碳酸酯(PC)中制备复合材料(PC/La-BDC). 经热失重(TGA)、锥形量热(Cone)、垂直燃烧等测试,结果证明,La-BDC明显改善了PC的火安全性能,并提升了其热稳定性. 与纯PC相比,2 wt% La-BDC可以使PC在空气下的2个最大分解温度(Tmax1Tmax2)分别提升43和40 °C;4 wt% La-BDC可以使PC的峰值热释放速率(PHRR)降低高达50%,平均比消光面积(ASEA)下降38%,且在垂直燃烧测试中达到UL-94 V-0等级. 一方面,裸露的镧金属离子簇作为配位中心使得La-BDC在PC高温燃烧和降解阶段具有催化氧化、异构化等反应的能力,促进了基体的交联成炭,扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)等测试证实形成了更加致密、高度石墨化的炭层,有效抑制了热量、可燃产物和有毒烟雾的溢出;另一方面,La-BDC的棒状晶体结构及其自身骨架含有的介孔结构,使得其在吸附、延缓烟雾产生方面有一定作用.
低黏度含硅芳炔树脂的材料基因组设计及理论模拟验证
周恩斌, 王立权, 林嘉平, 朱峻立, 杜磊, 邓诗峰, 顾佳斌, 张良顺
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19104
[摘要](626) [HTML全文](483) [PDF 1049KB](52)
摘要:
构建了一种材料基因组方法,并运用该方法设计筛选出了一类符合低黏度特性的含硅芳炔树脂. 首先,将含硅芳炔树脂中的含硅基团作为“基因”,设计了一系列新型树脂,并通过分子连接指数法计算黏度和热分解温度等,筛选得到了两类黏度低且热性能良好的树脂. 然后,利用分子动力学方法研究了其流变性能和热性能,验证了设计结果. 在此基础上,将优选树脂作为共混物,用以改善硅氢芳炔树脂的加工性能,并研究了共混体系的黏度、热性能和力学性能.
高分子链在不对称粒子浴中穿孔行为的模拟研究
王艳, 王雯洁, 夏益祺, 李慧姝
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19107
[摘要](534) [HTML全文](255) [PDF 855KB](34)
摘要:
采用分子动力学模拟方法研究高分子链在不对称粒子浴中的穿孔行为,重点分析高分子链的向左(活性粒子浴)穿孔概率和平均穿孔时间与粒子活性力之间的关系. 研究发现分子链进入活性粒子浴的概率随着活性粒子活性力的增大而迅速增加,并最终达到饱和(接近1);而高分子链的平均穿孔时间会随着活性力的增大呈现先减小后增大的趋势. 这种穿孔时间变化的物理机制是:活性力的增大会导致分子链内应力增大,从而产生向左的拖拽力,但是当活性力增大到一定值后,活性粒子会贴边形成结晶态,抑制活性粒子的运动,增加分子链的穿孔时间. 此外,我们发现在小驱动力时,穿孔时间满足对数正态分布. 进一步探究了链长效应对高分子链穿孔行为的影响. 模拟结果表明:在小驱动力区间下,分子链越长,活性力越大,分子链中心点受向左的拖拽力越大,越容易左穿.
聚亚苯基乙烯衍生物中溶剂诱导的共轭聚合物高分子线团与可逆超分子凝胶
张冬莲, 何矩新, 周学宏, 郑楠, 刘琳琳, 解增旗, 马於光
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19103
[摘要](585) [HTML全文](506) [PDF 1272KB](54)
摘要:
通过引入与聚(2-(4-(3',7'-二甲基辛氧基苯)-1,4-亚苯基乙烯) (P-PPV)主链亚苯基乙烯结构类似的R-limonene作为辅助溶剂,有效地实现聚合物链段的充分溶解和解缠结,并在此基础上成功制备了P-PPV的共轭高分子线团和可逆超分子凝胶. 通过P-PPV的稀溶液旋涂薄膜的AFM图像,可以清晰地观察到纳米纤维形成的高分子线团及线团内部的精细结构. P-PPV在R-limonene的作用下,分子链从相互纠缠的状态发生解缠结作用,形成相互孤立的卷曲团,增强PLQY与荧光寿命. 通过不同溶剂条件,得到了不同曲率的聚集体,对共轭高分子柔顺性有了进一步的认识. 浓溶液下,P-PPV形成可逆的超分子凝胶,并具有良好的温度响应特性,凝胶生成区间在55 ~ 35 °C. 凝胶化的P-PPV是一种均匀的物理交联网络,使P-PPV的结构更为稳定,可以有效提升器件的稳定性、亮度和寿命.
多响应性甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯-甲基丙烯酸共聚物的相变及荧光发射
董晓晶, 曹红岩, 姜绪宝, 孔祥正, 李树生
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19106
[摘要](465) [HTML全文](236) [PDF 912KB](20)
摘要:
通过甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯(OEGA)与甲基丙烯酸(MAA)自由基共聚制备了共聚物P(OEGA-MAA). 通过氢核磁共振谱(1H-NMR)及凝胶渗透色谱(GPC)对其结构进行了表征,对其相变及荧光性能进行测试,结果表明P(OEGA-MAA)对温度、pH及盐浓度具有响应性,并且在紫外光照射下发出肉眼可见的蓝色荧光. 在此基础上,进一步研究了单体配比、pH及盐浓度等因素对其低临界溶解温度(LCST)的影响,表征了该聚合物受外界刺激时的荧光变化,揭示了其荧光性质与刺激响应时相分离过程的内在联系,提出了聚乙二醇氧原子间簇集诱导是该聚合物系的主要发光机理. 本研究对了解PEG基刺激响应聚合物的荧光发射机理及拓展其实际应用均具有重要的意义.
基于分子模拟对多糖类衍生物手性识别机理的探索
邓恩停, 毕婉莹, 刘博, 张丽丽, 沈军
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19116
[摘要](308) [HTML全文](149) [PDF 975KB](11)
摘要:
采用酯化法合成纤维素-三(苯基氨基甲酸酯)(CTPC)和直链淀粉-三(苯基氨基甲酸酯)(ATPC)衍生物,并通过氢核磁共振谱(1H-NMR)确定其结构规整,取代完全. 将所合成衍生物涂覆到氨丙基硅胶表面制备手性固定相,应用高效液相色谱法(HPLC)技术评价其对手性化合物1-(9-蒽基)-2,2,2-三氟乙醇(Rac-1)的手性识别性能. 在此基础上应用Materials Studio模拟软件,基于分子力学和分子动力学对多糖衍生物二级结构进行分子模拟,并根据FTIR和XRD表征结果,对衍生物与Rac-1对映体之间的相互作用能进行模拟计算,获得其最优构象. 结果表明,分子模拟结果与手性识别性能及对映体洗脱顺序吻合较好,多糖衍生物与对映体分子在其手性凹槽与氨基甲酸酯侧基和芳香体系发生稳定性不等的多种协同相互作用是产生手性识别的重要原因.
基于氢键和Diels-Alder键双重网络自修复弹性体的合成与性能
彭燕, 侯雨佳, 申巧巧, 王辉, 李刚, 黄光速, 吴锦荣
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19140
[摘要](547) [HTML全文](341) [PDF 1065KB](57)
摘要:
基于氢键作用和Diels-Alder (DA)交联的双可逆网络,制备了一种高性能、高修复效率的自修复弹性体. 首先使用异氰酸正丁酯和N-(2-羟乙基)丙烯酰胺合成氨基甲酸酯小分子(简称为HM),然后将HM、丙烯酸丁酯(BA)及甲基丙烯酸糠酯(FMA)共聚得到线形共聚物,最后用双马来酰亚胺(BMI)通过DA反应交联线形共聚物,得到既有氢键交联,又有DA键交联的双网络自修复弹性体. 当受到外力时,键能较低的氢键先断裂消耗能量,使得材料的韧性提高了6.2倍,断裂强度提高了12.3倍;而DA键则赋予了材料较高的弹性和形状回复能力. 除此之外,两重网络均为可逆网络,使材料的自修复效率高达98%.
基于引达省并二噻吩吡喃的稠环受体材料的设计合成及其在有机太阳能电池中的应用研究
柯鑫, 孟令贤, 万相见, 张昕, 常美佳, 李晨曦, 陈永胜
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19131
[摘要](462) [HTML全文](216) [PDF 925KB](35)
摘要:
设计合成了一个基于引达省并二噻吩吡喃的稠环有机受体材料. 吡喃环的引入提高了分子中间核的给电子能力,使分子的最高占有轨道能级(HOMO)显著提升,进而使分子的吸收光谱红移. 通过理论计算,证实了分子的设计思路的可行性. 紫外吸收光谱分析发现,该受体材料具有较窄的带隙(1.30 eV),其最大吸收峰在843 nm,吸收截止到956 nm,有利于活性层材料对太阳光的充分吸收利用. 将该受体材料与聚合物给体材料PM6共混制备有机太阳能电池器件,获得了0.86 V的开路电压(open-circuit voltage,Voc)、20.61 mA cm−2的短路电流密度(short-circuit current density,Jsc)和10.85%的能量转化效率(power conversion efficiency,PCE).
可变形微区增强丁苯橡胶及其机理
张丽洁, 黄晶, 吴思武, 唐征海, 郭宝春
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19135
[摘要](416) [HTML全文](207) [PDF 1420KB](27)
摘要:
基于丁腈橡胶中腈基与金属离子的配位作用,设计了一种全新的含可变形微区的橡胶,即金属配位交联丁腈橡胶(NBR)作为可变形微区增强丁苯橡胶. 随着可变形微区中配位键含量的提升,橡胶的强度和模量快速提高. 引入20 wt%的丁腈橡胶,丁苯橡胶的强度和模量分别提升2.6倍和3.2倍. 这一体系的增强机理主要是金属配位交联NBR作为强但可变形微区,一方面模量更高的微区由于流体力学效应,使得橡胶整体模量提高;另一方面,在外力作用下,应力通过强的界面相互作用传递到微区,致使其在样品断裂之前发生强迫高弹形变,耗散机械能,从而显著增强橡胶. 微区中强迫高弹形变可通过高温松弛回复,从而恢复力学性能. 本工作为通过可变形微区的设计实现非极性橡胶的增强提供了一种新途径.
三齿β-酮亚胺钒(III)配合物的合成及其催化乙烯(共)聚合行为研究
卢令攀, 王凯悌, 刘翼, 吴佳骏
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19128
[摘要](549) [HTML全文](275) [PDF 893KB](30)
摘要:
合成了6种三齿β-酮亚胺钒(III)配合物{[(R)X(C6H4)N=CH(C6H5)C10H7O]VCl2(THF): 2a , R = CH3, X = S; 2b , R = CF3, X = S; 2c , R = Ph, X = S; 2d , R = tBu, X = S; 2e , R = Ph2, X = P; 2f , R = Ph, X = O},并对其结构进行了表征和证明. 2a ~ 2f 在催化乙烯均聚及其与环烯烃共聚时表现出了较高的催化活性和较为优异的稳定性,所得聚合物的分子量均呈单峰分布. 在催化乙烯与降冰片烯(NBE)共聚以及乙烯与外型-1,4,4a,9,9a,10-六氢-9,10(1 ′,2′)-桥苯亚基-1,4-桥亚甲基蒽(HBM)共聚时,部分催化剂表现出了“正共单体效应”. 催化所得乙烯/NBE共聚物的分子量为43.1 ~ 66.4 kg/mol,NBE单元含量为30.9 mol% ~ 42.1 mol%,玻璃化转变温度为84 ~ 105 °C;乙烯/HBM共聚物的分子量为90.2 ~ 138 kg/mol,HBM单元含量为14.7 mol% ~ 25.0 mol%,玻璃化转变温度为173 ~ 188 °C.
高温热处理对聚酰胺-酰亚胺薄膜超低热膨胀行为的影响
白兰, 翟磊, 何民辉, 王畅鸥, 莫松, 范琳
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19099
[摘要](584) [PDF 1137KB](28)
摘要:
采用刚性结构的二酐与含酰胺结构的二胺设计制备了具有高耐热稳定性的聚酰胺-酰亚胺薄膜,系统研究了高温热处理对薄膜热膨胀行为的影响. 结果表明,薄膜经高温热处理后玻璃化转变温度(Tg)有较明显提高,并在30 ~ 400 °C宽温域内具有超低热膨胀特性;随着热处理温度提高至400 °C,薄膜的CTE由负值逐渐趋近于0. 利用双折射、红外光谱、广角X射线衍射(WAXRD)和X射线散射(WAXS)等方法,对聚合物聚集态结构的变化规律进行考察发现,随着热处理温度升高,薄膜的面内分子链取向程度增大,链间氢键相互作用增强,且分子链堆积更加紧密;当热处理温度达到425 °C时,由于膜厚方向上分子链间距离增大导致薄膜呈较明显热收缩. 研究结果表明,通过分子结构和制备工艺可实现薄膜热膨胀性能的有效调控,为制备兼具高耐热和超低CTE的聚合物薄膜提供了新思路.
聚合物分离膜表面仿生共沉积改性及其性能研究
安坦, 于辉, 徐丽君, 徐志康, 万灵书
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19086
[摘要](732) [HTML全文](501) [PDF 1109KB](63)
摘要:
发展了一种基于单酚化合物阿魏酸和铜离子的新型表面沉积体系,通过液相共沉积方法在不同基底表面构建了共沉积涂层. 考察了组分比例和沉积时间等因素对沉积行为的影响. 在最佳沉积条件下制备了涂层改性聚丙烯微孔膜,通过扫描电子显微镜、衰减全反射傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪、固体表面zeta电位分析仪和水接触角测试仪等对膜表面进行了表征,并将其应用于油水分离和染料吸附. 结果表明,改性膜表面具有良好的亲水性以及强烈的荷负电性,对水包油乳液具有优异的分离性能以及良好的渗透通量;同时,改性膜对荷正电染料具备优良的吸附能力. 研究结果有望丰富单酚类化合物的沉积行为研究,发展新型表面沉积体系.
具有光热存储与释放功能的偶氮苯侧链接枝聚降冰片烯
符林霞, 冯奕钰, 封伟
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19092
[摘要](691) [HTML全文](477) [PDF 1087KB](27)
摘要:
将甲氧基和羧基取代偶氮苯共价接枝到开环易位聚合方法制备的聚降冰片烯侧链上,制备了具有光热存储与释放功能的偶氮基聚降冰片烯(PNB-Azo). 结果表明,当偶氮苯在聚合物上的接枝密度为31%(偶氮苯与聚合物结构单元摩尔比)时,可获得具有良好柔韧性和自支撑性的光热膜,拉伸强度和最大应变分别可达21.5 MPa和120%. 通过在波长365 nm的紫外充热后,PNB-Azo膜光热存储的能量密度可达34 Wh/kg. 该薄膜在波长为550 nm的绿光照射和50 °C条件下,能实现存储热量的可控释放,与未充热的膜相比,温差可达1.25 °C. 该结果为制备具有光热循环利用功能的柔性光热膜提供了材料基础.
动态保压注塑成型的动态数值仿真与实验结果分析
杨浩, 周伟辰, 高雪芹, 雷军, 李忠明
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19111
[摘要](635) [HTML全文](504) [PDF 1151KB](18)
摘要:
为实现动态保压注塑成型(OPIM)的智能精密制造,以哑铃型拉伸试样构建几何模型,以Dynamic feed系统还原保压阶段中复杂的动态流动场,运用Moldflow模拟仿真出OPIM全过程. 通过与传统注塑成型(CIM)的对比研究,探究了OPIM在保压阶段的熔体流动情况、皮芯结构上熔体温度以及剪切速率分布与大小的变化. 通过二维广角X射线衍射(2D-WAXD)、扫描电子显微镜(SEM)以及显微镜实验对模拟结果进行验证. 结果表明,在OPIM过程中,熔体在较低黏度下可反复通过型腔,在型腔厚度方向上产生温度梯度,形成强剪切场,进而诱导分子链伸直,形成串晶结构,从而提高了OPIM制品性能,模拟与实验结果一致.
氨基甲酰基季铵盐双功能催化剂催化丙交酯开环聚合研究
李海强, 汪婧怡, 武莉, 刘威, 程瑞华, 刘柏平
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19080
[摘要](609) [HTML全文](475) [PDF 809KB](11)
摘要:
采用3种氨基甲酰基季铵盐双功能有机小分子催化剂考察了丙交酯的溶液聚合与本体聚合. 催化剂由二甲酰亚胺和季铵盐在回流条件下以定量收率制备,原料廉价易得,在空气中性质稳定且毒性低,可在温和无惰性气体保护条件下催化丙交酯的开环聚合. 在以甲苯为溶剂的聚合条件下,a催化剂(2-氨基甲酰基苯甲酸四乙基铵)常温常压下反应1 h,丙交酯转化率为42.7%. 由正交法得出的最佳聚合条件下,丙交酯/a催化剂/叔丁醇钠的摩尔比为200/10/1,75 °C,反应4 h后,丙交酯转化率为88.5%,产物聚乳酸的分子量为8.03 kg·mol−1. 采用本体聚合的方法,3种催化剂均可在无引发剂的条件下合成聚乳酸. 通过调控引发剂、金属醇盐及温度条件合成的聚乳酸,在150 °C下丙交酯转化率达95.7%. 几种方式所得产物熔融温度在130 ~ 134 °C之间. 产物经MALDI-TOF-MS表征,证实氨基甲酰基季铵盐催化剂具有协同双重活化单体和引发剂/链端的性能,双功能团位于同一结构中.
十二烷基硫酸钠对聚乙烯醇亚浓水溶液流变行为的影响
徐绍深, 杜淼, 宋义虎, 吴子良, 郑强
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19178
[摘要](66)
摘要:
表面活性剂会影响聚乙烯醇(PVA)分子间及分子内氢键形成,进而改变其水溶液的流变响应。本文在确定十二烷基硫酸钠(SDS)在PVA亚浓水溶液中的临界聚集浓度(CAC)和临界胶束浓度(CMCP)基础上,考察了SDS对PVA亚浓(10wt%)溶液流变行为的影响。研究发现,不同浓度SDS(csur)对PVA水溶液稳态流变行为的影响差异较大,①当csur < CAC,随着csur增加,复合溶液的表观黏度( )变化不大;②当CAC < csur < CMCP, 随csur增加而下降,csur = CMCP时, 最低,且该区域内显示较宽的第二平台;③当csur > CMCP,随着csur增加,胶束起物理交联点作用, 增大,复合溶液的动态储能模量亦显著增大。加入SDS后,PVA体系内结合水的数目降低,但当csur > CMC后,结合水的数目几乎不变,黏流活化能也表现出相近的变化规律。与稀溶液相比,SDS对PVA亚浓溶液的降黏幅度较大。
两嵌段共聚物反相溶剂中组装结构转变动力学的模拟研究
于春阳, 李善龙, 李珂, 周永丰
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19173
[摘要](151)
摘要:
利用耗散粒子动力学方法,分别研究了不同组装体在改变溶剂的选择性后,在溶液及界面上的结构演变动力学. 模拟结果表明,在改变溶剂的选择性后,大球形胶束在溶液中转变形成反向球形胶束,而在界面上则转变形成反向环状胶束,当前模拟结果与已有的实验结果一致. 此外,模拟结果还预测出,在改变溶剂的选择性后,环状胶束在溶液中转变形成反向环状胶束,而在界面处受限形成反向的支化蠕虫状胶束;蠕虫状胶束则在溶液中转变形成反向环状胶束,而在界面处受限形成多层纳米球结构;囊泡在溶液中转变形成分散的小胶束聚集体,而在界面处受限形成球形的补丁纳米粒子.
异丁烯与对氯甲基苯乙烯正离子共聚合研究
杨科, 刘强, 文帅, 徐舒心, 施晨琦
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19179
[摘要](192) [PDF 1482KB](9)
摘要:
以四氯化钛(TiCl4)、二氯乙基铝(AlEtCl2)、倍半铝(AlEt1.5Cl1.5)、三氯化铝(AlCl3)等路易斯酸为共引发剂、水或枯基醇(CumOH)为引发剂,在-80 ℃下的正己烷/二氯甲烷(v/v = 6/4)的混合溶剂内,研究了异丁烯(IB)与对氯甲基苯乙烯(p-CMS)的正离子共聚合. 利用示差凝胶渗透色谱仪(GPC-RI)以及核磁氢谱(1H-NMR)对共聚物的表观分子量及分子量分布、共聚组成等进行了分析,采用Kelen-Tüdős与Yezreielv-Brokhina-Roskin法计算了单体竞聚率,初步探讨了p-CMS与IB正离子共聚合的反应机理. 结果表明,AlEtCl2、AlEt1.5Cl1.5、AlCl3均可催化大分子间的烷基化反应,产生凝胶;TiCl4作为共引发剂,可以得到无凝胶单峰分布共聚物;邻位氯甲基苯乙烯(o-CMS)不能参与共聚,p-CMS的共聚活性较低,IB与p-CMS的单体竞聚率为rIB = 4.67,rp-CMS = 0.70;随反应时间延长,共聚物中p-CMS的含量及共聚物分子量均逐渐增加;p-CMS单体自身几乎不参与引发,共聚到大分子链后,苄基氯缓慢参与引发,形成支化. 提高共聚合温度至-60 ℃和-40 ℃,聚合速率降低,p-CMS的引发活性未发生明显变化.
聚多巴胺/聚乙烯亚胺共沉积中间层增强薄膜复合正渗透膜性能
王少飞, 虞源, 吴青芸
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19193
[摘要](0)
摘要:
本文以聚多巴胺/聚乙烯亚胺(PDA/PEI)共沉积于三醋酸纤维素(CTA)多孔支撑膜表面形成中间层,再结合界面聚合法获得聚酰胺薄膜,构建了PDA/PEI共沉积中间层改性薄膜复合正渗透膜. 通过傅里叶变换衰减全反射红外光谱法、扫描电子显微镜、原子力显微镜、溶质截留法、水接触角仪等研究了PDA/PEI共沉积中间层对CTA膜和TFC膜的表面结构和性质的影响. 研究结果表明,PDA/PEI共沉积使得CTA膜表面变得更为平滑,表面孔径减小至30.0  4.1 nm,且表面孔径分布趋于均一. 同时,在PDA/PEI共沉积改性CTA膜表面界面聚合得到的聚酰胺层呈现出更均匀的叶片状结构和优异的亲水性. 基于此,具有PDA/PEI共沉积中间层的TFC正渗透膜显著提高了水通量(FO模式:7.1  2.3 L/m2h),较空白TFC膜提升了57.6%. 同时,中间层改性TFC膜具有更低的反向盐通量(FO模式:1.4  0.1 g/m2h)和“净盐通量”(FO模式:0.2  0.06 g/L),与空白TFC膜相比分别下降了83.9%和90.6%. 说明PDA/PEI共沉积中间层不仅能有效提升TFC正渗透膜的水渗透性,而且大幅提升了膜的截盐性和渗透选择性.
高储能密度聚酰亚胺/钛酸钡/水滑石复合薄膜的制备与性能
李芙蓉, 赵剑英, 郭海泉, 高连勋
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19164
[摘要](168) [PDF 2682KB](17)
摘要:
提高薄膜电容器储能密度,需要同时提高聚合物薄膜电介质材料的介电常数和击穿强度. 聚合物中添加高介电常数填料可有效提高聚合物材料介电常数,但同时极易造成击穿强度降低,难以有效提升聚合物材料的储能密度. 本文在聚酰亚胺(PI)中同时加入高介电常数钛酸钡纳米粒子(BT)和水滑石二维纳米片(HT),构筑PI/BT/HT复合薄膜,以期同步提升薄膜材料的介电常数和击穿强度. 结果表明,HT有利于BT在PI基体中的均匀分散,提高了PI/BT/HT复合薄膜的击穿强度,进而提高复合薄膜的储能密度. 与仅加入20%BT相比,在聚酰亚胺中同时加入20%BT和1%HT时,储能密度达到2.58 J/cm3,提高了14.6%.
氢气对氯硅烷功能化非共轭α,ω-双烯烃和丙烯共聚物链结构的影响
尹学敏, 秦亚伟, 张丽洋, 马帅, 董金勇
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19187
[摘要](43)
摘要:
基于Ziegler-Natta催化剂的氯硅烷功能化非共轭α,ω-双烯烃与丙烯共聚,可有效地获得长支链结构的聚丙烯树脂.本文研究了氢气对氯硅烷功能化非共轭α,ω-双烯烃与丙烯共聚物链结构的影响. 1H NMR测试结果表明,氢气抑制了氯硅烷功能化非共轭α,ω-双烯烃的插入,随着氢气用量的增加,共聚物分子链中端基乙烯基含量由0.12mol%降低到0.05mol%.熔体流变行为测试结果显示,聚合物熔体的储能模量、损耗模量和零剪切黏度均随着氢气用量增加而降低,这主要是由于相对分子质量减小和长支链密度的减少而引起的.
原子力显微镜研究高分子超薄膜结晶机理及功能化调控
张彬
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19185
[摘要](51)
摘要:
近十年来,随着功能高分子单晶(含单层或寡层片晶)工程及应用研究的不断深入,除了纳米尺度结晶形貌的表征以外,多功能原子力显微镜还被用于研究分子结构、结晶条件和后处理条件对功能高分子晶体性能(电、热、光、磁等)的影响,进一步还可采用扫描探针加工技术(机械刻蚀、电致刻蚀和热致刻蚀等)对其性能进行调控以构筑功能化聚集态结构和微图案. 另一方面,超薄膜中单层或寡层片晶也可为研究高分子结晶提供合适的模型体系,与原子力显微镜相结合,不但可以在原位、实空间、高分辨的研究高分子的成核与生长过程(生长形态演变和生长动力学),还可以用于研究亚稳态折叠链片晶厚度和形态随热处理温度与时间的演化,从而加深对片晶内有序差异、片晶增厚与熔融行为和自诱导成核的认识.
基于天然萜类的可持续性聚合物
郝杰, 高玉霞, 陈厚睿, 胡君, 巨勇
当前状态:  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19180
[摘要](103) [PDF 2760KB](21)
摘要:
随着可持续发展观念的逐步深入,可持续性聚合物已发展成为当今高分子领域的研究热点之一.萜类化合物作为自然界中一类来源广泛的天然资源,具有多种可修饰位点和丰富的功能性,由它出发制备可持续性聚合物,不仅可以简化聚合物的合成步骤,还可以赋予聚合物独特的立体构型、良好的生物活性和生物相容性等特点,进而拓展其在表面涂层、生物医药、组织工程等领域中的应用.本文综述了近年来国内外基于天然萜类可持续性聚合物的研究进展,从萜类化合物的结构特点出发,系统介绍了基于天然萜类可持续性聚合物的合成策略、特性及应用.

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高分子学报2019年11月第11期目录
2019, 50(11).
[摘要](151) [PDF 2447KB](20)
摘要:
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专论(特约专论)
两仪聚合——拓扑结构聚合物合成新方法
邱欢, 李瑶, 白天闻, 凌君
2019, 50(11): 1133-1145. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19150
[摘要](935) [HTML全文](371) [PDF 2527KB](93)
摘要:
两仪聚合(Janus polymerization)是在一条聚合增长链两端同时引发阳离子型和阴离子型开环聚合的聚合方法. 两仪聚合可以一步从单体直接合成具有复杂拓扑结构的聚合物,包括两/多嵌段聚合物、超支化聚合物、杂臂星形聚合物和柱状聚合物刷等. 本文总结了近年来本课题组有关两仪聚合方面的研究进展,介绍了两仪聚合特征与机理、两仪聚合在构筑拓扑结构聚合物上的应用、聚合产物独特而优异的性质、两仪聚合新体系等,并对两仪聚合发展作出了展望.
级联聚合反应
屠迎锋
2019, 50(11): 1146-1155. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19094
[摘要](915) [HTML全文](469) [PDF 2200KB](92)
摘要:
级联聚合是指将2种或2种以上聚合反应结合起来,在一个体系中通过一步投料一锅一次性完成的聚合反应. 由于不需要将聚合物中间体取出和分离提纯,因此具有绿色、高效等特点,可合成常规聚合方法难以合成的多嵌段共聚物. 本文总结和介绍了级联聚合,重点介绍本课题组开发的开环-缩合级联聚合的聚合机理、聚合动力学和聚合热力学,及其在聚酯和共聚酯合成方面的应用. 该方法结合了链式聚合和逐步聚合的优点,具有聚合速度快,反应步骤简单,聚合条件相对温和,软硬段比例可控等优点,可合成常规聚合方法难以合成的多嵌段共聚酯. 这类多嵌段共聚酯在弹性体及储能材料等方面具有良好的应用前景.
酸敏感高分子纳米药物载体在肿瘤治疗中的应用研究
高晶, 王伟奇, 于海军
2019, 50(11): 1156-1166. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19133
[摘要](804) [HTML全文](339) [PDF 3746KB](99)
摘要:
纳米递药系统有望实现药物靶向递送增加其生物利用度、降低其毒副作用,在肿瘤治疗方面受到了广泛关注. 但是,抗肿瘤药物的体内递送是一个多步骤的复杂过程,如何有效克服肿瘤组织(肿瘤部位的特异性富集滞留、深部渗透、高效细胞摄取)及细胞内(胞内可控药物释放)的多重物理屏障是抗肿瘤纳米递药系统面临的重大挑战. 利用肿瘤组织及细胞内的微酸环境,在药物载体材料中引入酸响应化学键或功能基团,构建酸响应性纳米递药系统是实现肿瘤特异性药物递送、提高药物递送效率的有效途径. 本文系统回顾了本课题组近年来在运用酸敏感高分子载体材料设计构建智能纳米递药系统,克服药物递送的关键物理屏障,改善肿瘤治疗效果方面的研究进展,并对其转化前景进行了展望.
论文
RAFT聚合诱导自组装制备不同嵌段序列氧化响应性聚合物囊泡
郑晋文, 王晓, 安泽胜
2019, 50(11): 1167-1176. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19070
[摘要](873) [HTML全文](564) [PDF 1090KB](50)
摘要:
以聚N,N-二甲基丙烯酰胺(PDMA)为大分子链转移剂(macro-CTA),双丙酮丙烯酰胺(DAAM)和N-丙烯酰硫吗啉(NAT)为单体,在水和二氧六环的混合溶剂中,通过聚合诱导自组装(PISA)制备了3种不同嵌段序列的聚合物纳米颗粒,分别为PDMA-PNAT-PDAAM,PDMA-PDAAM-PNAT以及PDMA-P(NAT-co-DAAM). 核磁共振氢谱(1H-NMR)表明单体转化率在5 h内接近100%. 通过凝胶渗透色谱(GPC)对聚合物相对分子量及分子量分布进行了表征. 通过透射电子显微镜(TEM)研究了嵌段共聚物纳米颗粒的形貌转化过程以及3种聚合物囊泡在双氧水溶液中的氧化响应行为. 这种具有氧化响应性的聚合物囊泡有望为药物输送和控制释放提供合适的载体.
基于氯硅烷功能化非共轭α,ω-双烯烃和Ziegler-Natta催化剂合成长链支化聚丙烯
周杭生, 李康, 秦亚伟, 董金勇
2019, 50(11): 1177-1186. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19078
[摘要](666) [HTML全文](482) [PDF 1705KB](46)
摘要:
通过设计合成新型含二氯硅烷基团功能化α,ω-双烯烃,以二氯硅烷在水或醇引发下缩合形成不同聚合物链之间的连接,替代通过直接α,ω-双烯烃/丙烯共聚合形成长链支化结构,为基于Ziegler-Natta催化剂合成长链支化聚丙烯提供新方法. 结果表明,新型功能化α,ω-双烯烃不会造成催化剂活性降低,二氯硅烷基团在水蒸汽处理和甲醇处理条件下都可有效促进聚合物链间连接形成支化. 所得到的长链支化聚丙烯样品在凝胶渗透色谱(GPC)测试中表现出Mark-Houwink曲线偏离线性,在熔体流变测试中出现零切黏度升高、剪切变稀指数降低以及应变硬化等典型特征.
咔唑功能化等规聚丙烯的合成及性能研究
商睿凝, 高欢, 李玉莲, 王彬, 马哲, 潘莉, 李悦生
2019, 50(11): 1187-1195. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19081
[摘要](663) [HTML全文](472) [PDF 1350KB](20)
摘要:
通过丙烯与带有咔唑功能基团的α-烯烃的直接共聚合得到了一系列具有高分子量、高插入率的新型功能化等规聚丙烯. 高效的均相非茂金属催化剂体系,二甲基吡啶胺铪/[Ph3C][B(C6F5)4]/AliBu3,对于咔唑基团表现出很好的耐受性和共聚能力,在温和的反应条件下高效地实现了丙烯与11-咔唑-1-十一碳烯的共聚反应,并且聚合反应活性较高(最高可达4.08 × 106 gpolymer molCat.−1 h−1). 共聚所得功能化聚合物具有高分子量(最高可达7.02 × 105)、高插入率(最高可达13.5 mol%)和高立构规整度([mmmm] > 99%). 大多数共聚物都表现出高熔融温度和良好的热稳定性(Td约为450 °C),同时共聚物的表面性能有了十分明显的改善,并且其力学性能也得到了明显的提高,断裂伸长率最高达727%. 此外咔唑基团的引入赋予了共聚物独特的荧光性质,使该类功能聚丙烯材料在光电器件方面具有潜在的应用价值和广阔的应用空间.
紫外光照亲水性聚碳酸酯的合成及性能
于伶伶, 程瑞华, 童钰涛, 刘柏平
2019, 50(11): 1196-1201. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19053
[摘要](730) [HTML全文](525) [PDF 944KB](62)
摘要:
采用2-{[(2-硝基苯基)甲氧基]甲基}环氧乙烷(单体 a )与二氧化碳(CO2)、环氧丙烷(PO)在SalenCo(III)Cl/双(三苯基正膦基)氯化铵(PPNCl)催化下三元共聚,紫外(UV)光照脱除保护基,成功合成羟基官能化聚碳酸酯(PPC-OH). 采用红外光谱、核磁共振、凝胶渗透色谱、接触角测量仪等对产物表征,结果表明:单体 a 成功引入聚碳酸酯骨架;SalenCo(III)Cl催化剂表现出高催化活性、高选择性以及对第三单体良好的耐受性,聚合物碳酸酯单元含量 > 98%,首尾相连结构 > 99%,分子量分布极窄,CO2和环氧化物完美交替共聚. 通过UV光照成功脱除羟基保护基生成PPC-OH,主链骨架无降解;单体 a 加入量至6%时,PPC-OH羟基含量增加至19.4%,水接触角由78.3°减小至57.6°,亲水性得到明显改善.
泡沫骨架构筑 3D-BN/环氧树脂复合材料的制备和研究
闫蓉, 张玲, 李春忠
2019, 50(11): 1202-1210. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19064
[摘要](689) [HTML全文](488) [PDF 1303KB](75)
摘要:
基于在聚合物基体中添加导热物质,构筑致密导热网络可以改善基体的低导热性,引入泡沫作为骨架,利用其三维支架结构,结合2D片状无机填料氮化硼作为导热填料,在环氧树脂中构筑导热网络. 通过研究2种具有不同骨架结构和组成的泡沫:聚氨酯泡沫和纳米三聚氰胺(蜜胺)泡沫,采取先浸渍后热压固化的方法,获得具有高热导率的环氧树脂基复合材料. 最后,当氮化硼含量为41 wt%,热压固化时的压缩比为90%时,复合材料面穿方向热导率可高达3.88 W·m–1·K–1.
基于材料基因组方法的含硅芳炔树脂的设计与合成
楚明, 朱峻立, 王立权, 林嘉平, 杜磊, 蔡春华
2019, 50(11): 1211-1219. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19076
[摘要](822) [HTML全文](688) [PDF 1189KB](36)
摘要:
建立了一种针对耐高温树脂设计的材料基因组方法,运用该方法设计筛选了一种固化温度低(加工性能优良)、耐热性能优异的新型含硅芳炔树脂—聚(二苯基硅烷-乙炔基-萘-乙炔基)树脂(简称PSNP树脂). 基于理论设计的结果,通过Sonogashira偶联法制得了2,7-二乙炔基萘,然后以二氯二苯基硅烷和2,7-二乙炔基萘为反应物合成了PSNP树脂. 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)等方法对PSNP树脂的结构进行了表征. 利用示差扫描量热分析(DSC)研究了PSNP树脂的固化过程,结果表明PSNP树脂的固化放热峰的峰值温度和固化放热焓均低于传统的含硅芳炔树脂(PSA树脂),改善了树脂的加工性能. 热失重分析(TGA)表明,固化后的PSNP树脂具有优异的耐热性. 树脂的性能与理论设计的结果相符,证实了材料基因组方法对于新型含硅芳炔树脂的设计筛选的有效性.
溶剂对嵌段共聚物AB/均聚物C共混体系增容效果的模拟研究
刘志瑶, 王铮, 尹玉华, 蒋润, 李宝会
2019, 50(11): 1220-1228. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19072
[摘要](690) [HTML全文](498) [PDF 1275KB](41)
摘要:
采用模拟退火方法研究了两嵌段共聚物AB/均聚物C共混体系在溶液中的相行为. 关注于C与A/B为排斥作用时溶剂对它们的增容作用. 考察了溶剂的加入量(以聚合物链节的浓度Φ表征)、加入C的体积分数fc、C与AB的链长比X、C与AB排斥作用、溶剂S与C吸引作用强度等对体系相容性及组装行为的影响. 构建了作为Φfc的函数的形态相图. 研究表明,当X小于0.5,且C与A/B间的排斥作用不是很强时,加入强亲A/C的溶剂能够提高体系的相容性. 并获得了层状相、连通相、层中柱状相、核壳柱状相等相结构,其中层中柱状相是纯两嵌段共聚物体系中没有的结构. 在高Φ值的体系中,C分布在A/B的界面上;在低Φ值的体系中,C分布在A相区中. 研究表明,X越小,C与A、B嵌段的接触数越大,均聚物越容易与两嵌段共聚物相容;X越大,加入少量的均聚物体系就发生宏观相分离,且增加B/C间的排斥作用会降低体系的相容性. 体系形态结构的转变以及微相分离到宏观相分离的转变都是体系的能量与熵之间竞争的结果. 溶液体系中宏观相分离与熔体时的不同,溶液中部分C链节在AB的界面上以减小AB的接触,而熔体时全部的C链节均与AB宏观相分离.
泊肃叶流中环形高分子的迁移行为及与线性高分子的差异
杨镇岳, 陈文多, 刘立军, 陈继忠
2019, 50(11): 1229-1238. doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19074
[摘要](562) [HTML全文](367) [PDF 1296KB](19)
摘要:
采用多粒子碰撞动力学与分子动力学相耦合的模拟方法,研究了圆管内环形链的迁移行为和构象性质,并与线形链的结果相比较. 模拟结果表明环形链随着流场强度的增加向圆管中心迁移,该现象是流体力学相互作用导致,而非剪切梯度. 剔除流体力学相互作用,发现环形链沿流场方向的拉伸程度比含流体力学相互作用时更大. 给定流场强度,环形链链长越长,与管壁之间的流体力学相互作用越强,导致其在圆管中心附近出现的概率更高. 通过比较相同平衡态尺寸和链长的环形链和线形链在圆管中的迁移行为和构象性质,发现线形链沿流场方向的拉伸比环形链更强,导致其更易向管壁方向发生迁移,因此线形链在圆管中心附近出现的概率低于环形链.
  • 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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