最新刊期

    2016 12

      专论

    • 谢震,李玉森,陈龙,江东林
      2016(12): 1621-1634. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2016.16222
      摘要: 有机多孔聚合物(organic porous polymers,OPPs)材料是一类由强共价键将不同几何构型的有机分子砌块链接而成的多维度的多孔网络骨架材料,近年来成为多孔材料发展的一个新方向.按其结构的有序程度划分,OPPs包括无定型(如CMPs,HCPs,PIMs,PAFs等)和晶态(如COFs,CTFs)多孔聚合物两大类.因具有质轻、较大的比表面积、优异的多孔特性、稳定性好、结构与功能可预先设计和精确调控等优点,OPPs在气体存储/分离,非均相催化,光电转换,化学/生物传感,能量存储与转换等诸多领域有着广泛的应用前景.基于“自下而上”的构筑策略,以一种或多种具有特定功能的有机共轭分子为构筑单元,通过其分子间的自聚或共聚来实现二维、三维共轭高分子网络的可控构筑,发展了一系列具有优异光电、催化性能的功能性有机骨架材料.本文总结了近年来作者所在课题组报道的以功能性共轭有机分子为反应单元,自下而上构筑共轭多孔聚合物材料的战略和方法,主要探索了其结构特征以及在光电转换和非均相催化领域等的初步应用.  
      关键词:二维高分子;多孔聚合物;共价有机骨架;光、电、磁材料;非均相催化   
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      发布时间:2021-03-22
    • 胡爱国
      2016(12): 1635-1644. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2016.16225
      摘要: 高分子合成化学是高分子科学的基础,高效的聚合反应是合成高分子材料的关键.Bergman环化反应是一种可以形成芳香双自由基活性物质的化学过程.芳基双自由基可以快速偶联形成聚芳烃,为此类聚合物的合成提供简洁的方法.本文系统地介绍了Bergman环化反应进入高分子科学后的发展轨迹,阐述了我们研究组利用该反应的原位聚合机制以及不需要催化剂不产生副产物的特点,在明确该反应的聚合反应机理的基础上,建立了线形聚合物、聚合物粒子、面形聚合物等具有多种特殊拓扑结构形貌以及功能的聚合物纳米材料的工作.最后,对Bergman环化反应中尚存在的问题进行总结并对其未来在高分子科学中的发展予以展望.  
      关键词:Bergman环化反应;原位聚合;高分子纳米复合材料;二维聚合物;高分子可控合成   
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    • 师楠,张洁,宛新华
      2016(12): 1645-1653. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2016.16265
      摘要: 多酸具有多种拓扑结构和优异的理化性质,在光、电、磁、催化、生物医药等领域具有广阔的应用前景,在材料制备中常通过将多酸引入到有机体系构筑杂化材料来改善其加工性能.在有机分子中,嵌段共聚物具有良好的加工性、刺激响应性以及拓扑结构所赋予的特殊的自组装性能,是非常有潜力的一类杂化材料构筑基元.将多酸和嵌段共聚物作为自组装基元构筑杂化材料,能够将二者的优点相结合,同时开发出新的性能.多酸和嵌段共聚物的杂化可以通过共价键和非共价键2种方式实现,前者稳定性好,后者灵活简单.本文着眼于通过非共价键方式构筑的杂化体系,主要介绍了杂化体系的构筑策略以及刺激响应性.  
      关键词:多酸;嵌段共聚物;杂化;刺激响应性   
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      发布时间:2021-03-22

      研究论文

    • 王自庆,杨先贵,刘绍英,胡静,王公应
      2016(12): 1654-1661. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2016.16092
      摘要: 以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和卤化锌ZnX2(X=Cl、Br和I)反应制备了一系列PVP固载的ZnX2催化剂ZnX2(PVP),用于催化碳酸二苯酯(DPC)和脂肪族二元醇熔融酯交换反应合成高分子量脂肪族聚碳酸酯(APCs).以TGA、FTIR和XPS为表征手段对催化剂结构与性能间的构效关系进行了研究.研究发现,催化剂Lewis酸强度的增强对聚合和分解反应均有明显的促进作用,Zn2+空间位阻的增大则可以降低酯交换反应的剧烈程度,同时还可以有效抑制副反应的进行.与纯ZnBr2相比,ZnBr2(PVP)高温催化性能更优,在最佳工艺条件下合成PBC聚合物的数均分子量Mn可以达到1.59×105,对应收率和PDI值分别为84.5%和1.79.该催化剂的优异性能主要归结于PVP与Zn2+相互作用的存在,可为酯交换反应的进行提供适当Lewis酸性和空间位阻.  
      关键词:卤化锌;聚乙烯吡咯烷酮;脂肪族聚碳酸酯;碳酸二苯酯;熔融酯交换   
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    • 仇春阳,郭方,李杨,侯召民
      2016(12): 1662-1668. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2016.16106
      摘要: 以(C5Me4SiMe3)Sc(CH2C6H4NMe2-o)2和[Ph3C]B(C6F5)4]组成的单茂钪催化体系,考察了其催化不同取代基团苯乙烯衍生物均聚合以及与乙烯共聚合的性能.结果表明单茂钪催化体系可以催化对甲基苯乙烯和对乙烯苯基二甲基硅烷均聚合,高活性(106 g聚合物(mol Sc)-1h-1)地获得高间规聚合物;催化二乙烯基苯和乙烯苯基-1-丁烯聚合会发生不同程度的交联反应.在1.01×105 Pa乙烯压力下,单茂钪催化体系分别催化对甲基苯乙烯、对乙烯苯基二甲基硅烷与乙烯与共聚合,获得了组成和分子量可控的乙烯/对甲基苯乙烯、乙烯/对乙烯苯基二甲基硅烷共聚物,共聚合活性高达106 g聚合物(mol Sc)-1h-1.通过1H-NMR、13C-NMR、GPC和DSC对共聚物组成、结构和热性能进行了分析表征.结果表明,在1.01×105 Pa乙烯压力下改变苯乙烯衍生物的用量,共聚物中对甲基苯乙烯或对乙烯苯基二甲基硅烷的摩尔含量可以在8 mol%~55 mol%间调控,共聚物含有间规聚对甲基苯乙烯嵌段或间规聚对乙烯苯基二甲基硅烷嵌段、聚乙烯嵌段和乙烯-苯乙烯衍生物的链接序列,共聚物分子量(Mn)可以在3×104~16×104间调控,共聚物具有约127℃的熔点.  
      关键词:钪;对甲基苯乙烯;对乙烯苯基二甲基硅烷;乙烯;共聚   
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    • 常艳红,康宏亮,李光华,韩海威,刘瑞刚
      2016(12): 1669-1677. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2016.16089
      摘要: 以N,N'-二环己基碳二亚胺/4-二甲氨基吡啶(DCC/DMAP)为催化体系,在四氢呋喃溶剂中,常温下1'-(3-羧乙基)-3',3'-二甲基-6-硝基螺[吲哚啉-2,2[2H]吲哚啉苯并吡喃](SPCOOH)与羟丙基纤维素(HPC)发生酯化反应,合成了螺吡喃羟丙基纤维素SP-HPC.通过改变SPCOOH与HPC的重量比,可以制备含有不同螺吡喃(SP)取代度(DSsp)的SP-HPC.当SPCOOH/HPC为1.5时,DSsp达到最大值1.08.SP-HPC溶解在THF中,经紫外光照射后,闭环的SP逐渐开环转变为部花菁式(MC)大共轭结构,溶液由无色逐渐变为深紫色;当溶液又置于完全黑暗环境时,开环的MC又逐渐闭环回复到SP形式,溶液又变为无色.溶液中的SP-HPC显示了快速可逆的紫外光响应特性.由于SP基团的疏水性,使得SP-HPC在水溶液中自组装为球形胶束.SP-HPC胶束显示了光响应性,闭环形式的SP吸收紫外光转变为开环形式MC,MC的大共轭结构导致基团间发生更紧密地堆叠,促使球形胶束收缩.SP-HPC固体膜显示了可逆的紫外光响应性,但是MC转化为SP的光响应速度比由SP吸收能量转化为MC的速度慢得多.  
      关键词:螺吡喃;羟丙基纤维素;酯化反应;胶束;光致变色   
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    • 吴成新,李阳,张国颖
      2016(12): 1678-1685. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2016.16112
      摘要: 基于有机/无机杂化纳米粒子制备了能够对汞离子(Hg2+)进行比率型检测的荧光探针.首先通过连续的可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合合成了两亲性嵌段聚合物,P(MPS-co-NBDAE)-b-P(NIPAM-co-RhBHA).其疏水嵌段为带有三甲基硅氧烷侧基,并标记有荧光能量给体N-(7-硝基-2,1,3-苯并噁二唑)(NBD)基元的聚丙烯酸酯,P(MPS-co-NBDAE);亲水嵌段为共聚有潜在荧光能量受体罗丹明脲衍生物单体(RhBHA)的温敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺),P(NIPAM-co-RhBHA).由该嵌段聚合物自组装形成的胶束在三乙胺催化作用下水解发生溶胶-凝胶化过程后,得到核交联的有机/无机杂化纳米粒子.在没有Hg2+离子存在时,该杂化纳米粒子溶液只显示出NBD基元发射的绿光;而在有Hg2+离子存在条件下,Hg2+离子可诱导RhBHA开环为具有荧光发射性能的RhB基元.由于NBD与RhB之间的荧光共振能量转移(FRET)效应,杂化纳米粒子溶液的颜色和荧光发射性能均会发生明显的变化,从而实现对水溶液中Hg2+离子的高效选择性检测.而且,升高温度会导致纳米粒子壳层PNIPAM嵌段的塌缩,使NBD和RhB基元间的空间距离缩短,可进一步提高检测效果.因此,基于该有机/无机杂化纳米粒子的检测体系可用来对Hg2+离子进行高效选择性检测.  
      关键词:杂化纳米粒子;荧光共振能量转移;比率型;荧光探针;Hg2+离子;温敏性   
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      发布时间:2021-03-22
    • 徐旻,沈洁,张红,胡杨,李凌霄,阚成友
      2016(12): 1686-1694. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2016.16096
      摘要: 以端羟丙基聚二甲基硅氧烷(HP-PDMS)、异佛尔酮二异氰酸酯、2,2-二羟甲基丁酸等为主要原料,采用分步投料法和无皂相反转乳化工艺制得粒径约50 nm的有机硅-聚氨酯共聚乳液,并对有机硅-聚氨酯乳胶膜的相结构和性能进行了表征,考察了HP-PDMS用量对乳胶膜相结构和性能的影响.DSC测试结果显示,与聚醚型聚氨酯乳胶膜相比,有机硅-聚氨酯乳胶膜中存在明显的相分离结构.FTIR分析结果表明,有机硅-聚氨酯乳胶膜硬段之间存在较强的氢键,它促进了相分离结构的形成.从AFM相图上可以观察到有机硅-聚氨酯乳胶膜中存在明显的海岛型相分离结构,其中聚硅氧烷软段的无定形微区构成了岛状分散相.随着有机硅含量的增加,有机硅-聚氨酯乳胶膜的相分离程度增加,弹性模量降低,断裂伸长率和柔韧性显著升高.有机硅-聚氨酯乳胶膜的起始分解温度低于聚醚型聚氨酯乳胶膜,但其在高温阶段的稳定性明显优于后者;对乳胶膜接触角和吸水率的研究表明,有机硅-聚氨酯乳胶膜的耐水性远高于聚醚型聚氨酯乳胶膜.  
      关键词:聚氨酯;有机硅;相分离;结构-性能关系   
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      发布时间:2021-03-22
    • 王艳艳,方飞,丁欣,陈小璇,郑康,陈林,田兴友,张献
      2016(12): 1695-1703. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2016.16097
      摘要: 采用层层自组装技术在棉织物表面构筑了聚六亚甲基胍磷酸盐(PHMGP)/聚磷酸铵(APP)/PHMGP/海藻酸钾(PA)-碳纳米管(CNT)四分子层构成的有机-无机杂化膜,赋予了棉织物良好的防火性能.傅里叶变换红外光谱和紫外-可见光谱的结果表明,自组装涂层在棉织物上近似呈现线性生长.绝缘电测量显示,由于在纤维上形成了致密的CNT导电网络结构,棉织物经10层自组装涂层处理后电阻率大幅度下降,从1.8×1010 Ω·cm降低到9.1×104 Ω·cm,导电性能有了较大幅度的改善.所有织物样品的热性能和燃烧测试结果均表明,该自组装涂层赋予了棉织物良好的阻燃性能.随着涂层层数的增加,残炭量大幅度增加,燃烧时间逐渐减少,燃烧后的余焰现象消失,同时织物仍然保持完整的结构.残炭的扫描电镜和傅里叶变换红外光谱的结果证实,棉织物上的阻燃增强效应归因于膨胀阻燃涂层与CNT物理阻隔层的协同热屏障作用.  
      关键词:自组装;碳纳米管;四层体系;阻燃性   
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      发布时间:2021-03-22
    • 季帆,曾恺,张坤,李杰,张剑锋
      2016(12): 1704-1709. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2016.16101
      摘要: 采用共沉淀法制备了用柠檬酸包覆的Fe3O4磁性纳米粒子,为提高其生物环境适应性和生物应用,利用聚乙二醇二胺(NH2-PEG-NH2)通过碳二亚胺化学法进一步修饰,得到具有良好性能的磁性纳米粒子修饰剂,并分别用场发射扫描电子显微镜(SEM)、洛伦兹透射电子显微镜(TEM)、马尔文激光粒度仪、X-射线粉末衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、综合热分析仪(TG/DTA)、振动样品磁强计(VSM)对磁性纳米粒子的表面形态、化学结构、晶体结构、热稳定性和磁性能进行了表征.在此基础上用合成的磁性纳米粒子修饰剂对盐酸阿霉素(DOX·HCl)进行了修饰,研究了修饰剂的载药和释药行为.结果表明,所制备的修饰剂近乎球形,尺寸相对均匀,粒径在15 nm左右,饱和磁化强度为68 A·m2/kg,在磁靶向药物运输中可以达到良好的磁响应性能.在水中的载药量达到83%,在pH=7.4和pH=5.0下,磁性纳米粒子载药盐酸阿霉素释放均是一个缓慢的过程,具有明显的缓释效果,此外,由于不同pH值下,DOX中的氨基质子化程度存在差异,在较低的pH值下质子化的氨基互相排斥,这更有利于DOX的释放,累计释药率在72 h后分别为65.8%(pH=7.4)与73.6%(pH=5.0).研究表明该磁性纳米粒子具有很好的载药能力及缓释效果.  
      关键词:四氧化三铁;磁性纳米粒子;柠檬酸;聚乙二醇二胺;阿霉素   
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      发布时间:2021-03-22
    • 王志亮,李皆富,聂静,杨曙光
      2016(12): 1710-1716. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2016.16109
      摘要: 在150℃下对聚酰胺6(PA6)纤维进行了水热处理,通过二维广角X射线衍射(2D-WAXD)、二维小角X射线散射(2D-SAXS)、示差扫描量热法(DSC)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和单丝强力测试等表征方法,研究了水热处理对纤维结构、热学和力学性能的影响.水热条件下,随温度的增加,水分子渗透作用增强,分子链的运动加剧,纤维的内部结构发生变化.纤维晶区结构由原来的γ晶型转变成为α晶型,结晶度和晶区完善程度提高,微晶尺寸增加,从而使纤维的热稳定性提高,熔融温度和熔融焓增加.水热处理使得纤维形成了折叠链片晶结构.在拉伸过程中,纤维的长周期不断增加,片晶有序性排列程度提高.水热处理后PA6纤维非晶区体积分数降低,并伴随有微孔和大的孔洞的形成,纤维的断裂强度和断裂伸长率都有所降低.  
      关键词:聚酰胺6;水热处理;晶型结构;热性能;力学性能   
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      发布时间:2021-03-22
    • 陈放,姚雪容,郭朝霞,于建
      2016(12): 1717-1723. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2016.16113
      摘要: 针对苯乙烯(St)对高密度聚乙烯(HDPE)的扩散聚合行为,及其产物粒子中聚苯乙烯(PS)的分布和形态特征进行了研究.结果表明:在70~90℃的扩散温度条件下,St对HDPE的扩散行为符合Fickian扩散的特征,且在90℃下当引发剂的过氧化苯甲酰(BPO)添加量在St的0.5 wt%~1 wt%之间时,HDPE粒料中PS含量将达到11 wt%,而当BPO大过量添加至5 wt%时PS的含量将达到16 wt%左右的最大值;无论BPO的添加量如何改变,HDPE粒料中的PS分布曲线均呈“M”形的形态,其峰值出现在距粒料表面200 μm附近的区域且和HDPE粒料的结晶结构有关,但在HDPE粒料中生成的所有PS分散相的平均尺寸均小于100 nm;BPO添加量为0.5 wt%的体系即使在熔融挤出后,其PS分散相也仅略微发生聚集而不发生显著的聚并,呈现出一种类似于糍米团的复合结构,且其尺度分布在数十至200 nm的范围内;在BPO添加量为0.5 wt%的体系中,PS分散相和HDPE基体之间存在着良好的相互作用,不仅在其伸长率达到600%时仍未断裂,而且在各点上的拉伸应力值均大于纯HDPE,对制备HDPE/PS纳米合金或其他HDPE改性材料应为较理想的条件  
      关键词:纳米合金;扩散;相形态;高密度聚乙烯;聚苯乙烯   
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    • 陈耀燃,林勇,陈义中,张颖,刘岚
      2016(12): 1724-1734. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2016.16116
      摘要: 以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为乳化剂,合成了交联聚苯乙烯纳米微球(PS)阳离子乳液;通过静电自组装以及原位还原制得了交联聚苯乙烯纳米微球/石墨烯杂化填料(PS@rGO);将杂化填料与丁苯橡胶共混,制备了SBR/PS@rGO纳米复合材料.X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)和热重分析(TGA)证实了PS@rGO中rGO有效地得到还原并与PS存在着很强的π-π相互作用;扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明,PS@rGO中PS纳米微球的粒径约为60~70 nm,并均匀地吸附在rGO表面,有效地阻止了rGO堆叠.SBR/PS@rGO纳米复合材料硫化性能研究表明,PS@rGO能大大缩短胶料的正硫化时间,增大交联密度;SEM,RPA和Mooney-Rivlin模拟等证明了,杂化填料在SBR基体中分散均匀,并搭接形成了更完善的填料网络结构,具有较强的界面相互作用,使得复合材料的力学性能和耐磨性能有较大的提高,很好地实现了补强.与添加同等30份的沉淀法SiO2相比,SBR/PS@rGO纳米复合材料不仅具有更优异的机械性能,而且具有更低的密度,有望在轮胎等橡胶制品中应用,以降低驱动能耗、节省能源.  
      关键词:交联聚苯乙烯纳米微球;氧化石墨烯;静电自组装;PS@rGO;丁二苯-苯乙烯橡胶   
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    • 史继富,黄启章,沈成家,朱艳青,徐刚
      2016(12): 1735-1742. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2016.16188
      摘要: 采用聚乙烯醇缩甲醛(PVF)与聚乙烯醇缩丁醛(PVB)2种聚乙烯醇缩醛类聚合物制作了准固态电解质并应用在了染料敏化太阳能电池上.利用红外光谱,热力学及电化学的方法对聚合物及聚合物电解质进行了表征,结果表明聚合物中C=O及O-C-O基团可以通过氧原子与锂离子相互作用促进LiI的电离.PVB中丙基侧链对其热力学及电化学性能有显著的影响.通过对电解质组成进行优化,PVF和PVB基电解质的电导率分别达到2.5 mS·cm-1及4.2 mS·cm-1,极限扩散电流分别为10.05 mA·cm-2(扩散系数为1.84×10-6 cm2·s-1)和17.89 mA·cm-2(扩散系数为3.23×10-6 cm2·s-1).PVF及PVB基准固态染料敏化太阳能电池分别达到了4.18%和6.06%的光电转化效率,并展现了良好的稳定性.  
      关键词:聚乙烯醇缩甲醛;聚乙烯醇缩丁醛;电解质;电导率;染料敏化太阳能电池   
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    • 杨昌风,朱寒,吴一弦
      2016(12): 1743-1751. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2016.16119
      摘要: 通过稀土催化丁二烯配位聚合制备了一系列不同分子量、分子量分布及顺-1,4结构含量的稀土高顺式聚丁二烯(cis-PB),采用扫描示差量热仪法(DSC)研究了cis-PB在-18~-27℃范围内等温结晶过程,采用配有在线冷热台的偏光显微镜(POM)观测结晶形态.结果表明,在cis-PB等温结晶过程中,Avrami指数(n)在2.0~3.0之间,呈现三维球晶的生长方式,与微观结构参数及结晶温度无关,但其球晶尺寸与微观结构有关,并随着顺-1,4结构含量升高而增大;当顺-1,4结构含量小于98.4%时,半结晶期(t1/2)随其含量增加而缩短,结晶速率加快,但若其含量继续增加至99.0%左右时,结晶速率反而有所降低;若同时提高聚合物分子量及顺-1,4结构含量或者在分子量及顺-1,4结构含量相近的前提下使分子量分布变窄,均有利于提高结晶速率;随顺-1,4结构含量增加,过冷度(ΔT)增加,结晶驱动力增大;结晶活化能(ΔE)为负值,降低结晶温度有利于提高结晶速率,当顺-1,4结构含量大于98.2%时,ΔE值接近(~-137 kJ/mol),结晶速率对温度的依赖程度相近.  
      关键词:高顺式聚丁二烯;顺式含量;等温结晶动力学;结晶活化能;平衡熔点   
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      发布时间:2021-03-22
    • 张继堂,李思佳,梁继才,石彤非,张万喜
      2016(12): 1752-1757. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2016.16214
      摘要: 采用Monte Carlo微观模拟结合原始路径分析的方法,研究了分子量双分散的高分子薄膜中短链的质量分数对长链的缠结和动力学行为的影响.模拟发现,当短链的质量分数较大时,薄膜内缠结点之间的关联性较低,缠结点易于被解开,长链动力学受到链受限程度的控制,随着膜厚的减小单调减慢;当短链的质量分数较小时,薄膜内缠结点之间的关联性较高,缠结点不易被解开,缠结点数目和关联性共同导致长链动力学随膜厚的非单调变化.模拟结果为明晰分子量分布对高分子薄膜中链缠结和动力学行为的影响规律提供了有益参考.  
      关键词:高分子薄膜;分子量双分散;高分子链缠结;动力学;Monte Carlo模拟   
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      发布时间:2021-03-22

      研究简报

    • 孟志英,陈力,钟海艺,刘晓锋,王玉忠
      2016(12): 1758-1762. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2016.16192
      摘要: 利用溶液共混的方法将碳纳米管(CNT)及石墨烯(G)同时加入到热致液晶聚酯中制备纳米复合材料.通过透射电镜(TEM)研究纳米粒子的分散及形貌.采用荧光光谱及拉曼光谱研究碳纳米填料与热致液晶聚酯基体之间存在π-π相互作用.利用电子万能试验机(EUTM)研究了材料的拉伸性能,由于CNT与G与基材之间作用力强,且CNT与G间的协效作用能有效地实现应力转移,同时加入CNT及G有助于提升复合材料的拉伸强度.动态热机械分析(DMA)数据表明,同时添加CNT与G对于复合材料的固定率影响不大,但会降低回复率;同时复合材料的回复应力也得到显著的提升.  
      关键词:液晶高分子;形状记忆;π-π相互作用;纳米复合材料   
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      发布时间:2021-03-22
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