最新刊期
      2020 年 第 51 卷 4 期

        专论

      • 于谦,陈红
        2020, 51(4): 319-325. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20031
        摘要：细菌在生物材料表面的黏附和后续生物被膜的形成会引起一系列严重后果，因此赋予生物材料表面抗菌性能成为国内外科研工作者们的研究热点. 然而目前常见的抗菌策略主要集中在杀死表面黏附的细菌，而忽略了死细菌在表面的积累所引起的如抗菌效率下降、二次污染等诸多问题. 针对此，研究者们提出了“杀菌-释菌”功能转换的智能抗菌策略并以此发展了一系列智能抗菌表面. 本专论基于我们课题组的研究成果，根据杀菌剂与材料表面结合方式的不同(永久固定杀菌剂、可重复负载杀菌剂和不需要杀菌剂)，对近年来智能抗菌表面领域的研究进展进行了评述. 这些智能抗菌表面能够在杀灭细菌后及时清除表面残留的死细菌，从而保持了长效抗菌功能. 最后对该领域未来的研究方向进行了展望.  
        关键词：抗菌表面;刺激响应性高分子;杀菌-释菌;响应性生物表界面   
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        发布时间：2021-01-26

        综述

      • 王亚丽,刘丙学,田国峰,齐胜利,武德珍
        2020, 51(4): 326-337. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19215
        摘要：正极黏合剂是维持锂离子电池正极结构稳定性的关键材料，对于锂离子电池的能量密度及安全性具有重要作用. 本文综述了锂离子电池正极黏合剂材料的研究及应用进展，重点介绍了锂离子电池正极黏合剂对于正极材料及锂离子电池电化学性能的影响，详细总结了以聚偏氟乙烯(PVDF)、聚酰亚胺(PI)、功能性聚合物黏合剂为代表的油溶性黏合剂和以聚丙烯酸(PAA)、羧甲基纤维素(CMC)为代表的水溶性黏合剂的特点：PVDF具备良好的化学稳定性，黏合效果较好，但耐高温性能差且在电解液中易溶胀；PI的耐高温性能优异，机械性能较好，但成本相对较高；功能性聚合物黏合剂具备良好的导电性，可有效抑制 Li-S 锂电池中多硫化物的穿梭效应，但制备工艺复杂；PAA的柔性较好，抗高压能力较强，但是力学性能较差；CMC具有良好的分散性，机械强度较大，因脆性较大需与丁苯橡胶(SBR)配合使用. 结合已有的研究报道，探讨了高性能锂离子电池先进正极黏合剂材料的未来发展方向及前景.  
        关键词：锂离子电池;正极黏合剂;聚偏氟乙烯;聚酰亚胺;功能性聚合物;聚丙烯酸;羧甲基纤维素   
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        发布时间：2021-01-26

        论文

      • 高诗佳,王鑫,张育林,张赛,乔文强,王植源
        2020, 51(4): 338-345. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19206
        摘要：以聚3-己基噻吩(P3HT)为给体材料，富勒烯衍生物(PC61BM)为受体材料，制备了一系列结构为ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM/C60/Al的体异质结光电探测器. 研究了120、160、180与200 nm不同光敏层厚度，100、120、130、140与150 °C不同退火温度等条件对器件性能的影响，并采用原子力显微镜(AFM)对光敏层形貌进行了分析. 研究发现，基于180 nm厚光敏层、150 °C退火处理的器件，在−2 V的偏压下550 nm处有最大响应度，为268 mA/W，并且在470 ~ 610 nm范围内响应度都超过了200 mA/W；基于180 nm厚光敏层、120 °C退火处理的器件有最大线性动态范围，为95 dB. 研究表明，适当厚度的光敏层有利于提高光吸收效率与器件的光伏性能；退火处理，可以使光敏层形成均匀的互穿网络结构，进而减小空穴与电子的复合概率，提高器件的光伏性能.  
        关键词：聚(3-己基噻吩);退火;膜厚;聚集态结构;光电探测器   
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        发布时间：2021-01-26
      • 黄婷,陈妍,孙鹏飞,范曲立,黄维
        2020, 51(4): 346-354. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19192
        摘要：为提高生物组织荧光成像质量以及对肿瘤的高效光热治疗，设计合成了一种新型的窄带隙共轭聚合物(BDT-TTQ)，并通过纳米沉积的方式将聚合物制备成水溶性纳米粒子(BDT-TTQ NPs). 该共轭聚合物纳米粒子在1000 ~ 1200 nm近红外二区范围具有较好的吸收，在1064 nm的激发光下能实现1200 ~ 1400 nm的近红外二区荧光成像. BDT-TTQ NPs纳米粒子粒径分布较窄，形貌呈规则的球形且分散均匀，具有好的生物相容性. 该纳米粒子既可以在体外实现较高的近红外二区荧光成像穿透深度，又可以实现对小鼠活体血管的高清晰度的近红外二区荧光成像. 此外，BDT-TTQ NPs纳米粒子在1064 nm激光下展现出优异的光热转换效率，具有较高的光毒性，对体外的肿瘤细胞以及小鼠的异质瘤具有高的光热杀伤能力.  
        关键词：共轭聚合物;1064 nm激发;近红外二区荧光成像;近红外二区光热   
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        发布时间：2021-01-26
      • 杨科,刘强,文帅,徐舒心,施晨琦
        2020, 51(4): 355-365. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19179
        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 °C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 °C，聚合速率降低，p-CMS的引发活性未发生明显变化.  
        关键词：异丁烯;对氯甲基苯乙烯;竞聚率;正离子共聚合;支化   
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        发布时间：2021-01-26
      • 梁益玮,刘鹏,尹树杏,刘景瑞,张明祖,何金林,倪沛红
        2020, 51(4): 366-376. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19210
        摘要：利用八乙烯基多面体齐聚倍半硅氧烷(OVPOSS)与2-巯基乙醇、1-巯基甘油或半胱胺盐酸盐发生高效的“巯基-烯”点击化学反应，制备了表面分别含有8个或16个羟基以及8个氨基的3种POSS衍生物POSS-8OH、POSS-16OH和POSS-8NH2，采用核磁共振波谱(1H-, 13C-NMR)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)详细表征了它们的化学结构. 随后，利用POSS-8OH和POSS-16OH中的羟基分别引发ε-己内酯(ε-CL)和2-乙氧基-2-氧代-1,3,2-二氧磷杂环戊烷(EOP)进行开环聚合，成功合成了疏水性八臂和十六臂星形聚己内酯(POSS-8PCL和POSS-16PCL)以及亲水性八臂星形聚磷酸酯(POSS-8PEEP). 利用FTIR、1H-NMR、13C-NMR、凝胶渗透色谱(GPC)和热失重分析(TGA)表征了星形聚酯的化学结构、分子量和分子量分布以及热稳定性.  
        关键词：星形聚合物;聚己内酯;聚磷酸酯;点击化学;多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)   
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        发布时间：2021-01-26
      • 尹学敏,秦亚伟,张丽洋,马帅,董金勇
        2020, 51(4): 377-384. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19187
        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，在水的引发下脱水缩合可有效地形成长支链结构的聚丙烯树脂. 而氢气常作为丙烯聚合中的链转移剂，调控聚丙烯的分子量，基于此，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. 核磁共振氢谱(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0.12 mol%降低到0.05 mol%. 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.  
        关键词：Ziegler-Natta催化剂;氢气;氯硅烷功能化α,ω-双烯烃;长链支化结构;链转移反应   
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        发布时间：2021-01-26
      • 王少飞,虞源,吴青芸
        2020, 51(4): 385-392. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19193
        摘要：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(TFC)正渗透(FO)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.  
        关键词：多巴胺;中间层;聚乙烯亚胺;正渗透膜;选择性   
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        发布时间：2021-01-26
      • 刘璐,陈康成
        2020, 51(4): 393-402. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19203
        摘要：以不同摩尔比的4,4′-双(4-(2-苯基乙二酮基)苯氧基联苯、4,4′-双(2-苯基乙二酮基)二苯醚与3,3′,4,4′-四氨基联苯共聚制备聚喹喔啉，经后磺化法得到一系列磺化度可控的磺化聚苯基喹喔啉(SPPQ). 模型化合物确认，磺酸基团精确接入电子云密度较高的含醚键的联苯片段的2,2′-位上，证明通过单体分子结构设计与后磺化法结合，可使磺酸基团在温和条件下，按预想接入到聚合物主链上，达到磺化度和磺化位置精确可控的目的. SPPQ的相对黏度均在3.8 dL/g以上. 通过溶液涂膜法制备的主链型磺化聚苯基喹喔啉质子交换膜(SPPQ PEM)的吸水率都低于39%，尺寸变化率为2.1% ~ 13%，且随着IEC和温度的提高而线性增加. 如，80 ℃下，IEC高达2.21 meq/g的SPPQ-5的膜面和膜厚方向的尺寸变化率仅为11%和13%，具有良好的形状维持能力. 热重分析表明，SPPQ PEM在320 ℃左右脱去磺酸基团，550 ℃左右发生聚合物主链降解，具有良好的热稳定性. Fenton试剂测试表明，SPPQ PEM开始破碎的时间随IEC的增加而缩短，在20 ℃时，IEC较低的SPPQ-1 (1.29 meq/g)破碎时间可达151 h，而IEC较高的SPPQ-5(2.21 meq/g)破碎时间缩短至81 h. PEM的质子传导率随温度和IEC的增加而显著提高，最高可达64 mS/cm，由于磺酸基团和喹喔啉酸碱对的形成以及吸水率偏低的原因，这一数值远低于Nafion.  
        关键词：磺化聚苯基喹喔啉;质子交换膜;后磺化法;燃料电池   
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      • 徐绍深,杜淼,宋义虎,吴子良,郑强
        2020, 51(4): 403-410. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19178
        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亚浓溶液(10 wt%)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(ηa)变化不大；(2) 当CAC <csur < CMC P，ηa随csur增加而下降，csur = CMCP时，ηa最低，且该区域内显示较宽的第二平台；(3) 当csur > CMC P，随着csur增加，胶束起物理交联点作用，ηa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.  
        关键词：聚乙烯醇;十二烷基硫酸钠;氢键;流变行为   
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      • 殷浩,宋彦哲,李云峰,杜孟成,逄见光,史新妍
        2020, 51(4): 411-420. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19184
        摘要：为验证与进一步探索黏合树脂及钴盐对轮胎与镀铜钢丝帘线的增黏作用机理，选取传统黏合树脂R80与2种新型黏合树脂HT1005和H620，通过对2种新型黏合树脂的结构分析、橡胶硫化特性、静态T抽出测试与力学性能测试，并设计了一种新的黏合层强度测试方法与黏合层表征方法，进行机理探索，得出如下结论：含有羟基的极性黏合树脂在橡胶硫化时，会由于与非极性天然橡胶的极性差异产生的热力学不相容从而产生自动相分离，向橡胶与镀铜钢丝的界面层进行迁移汇集，且极性越高迁移能力越强，产生一个介于橡胶与镀铜钢丝之间的树脂富集层. 因为黏合树脂交联反应温度为140 °C左右，会在天然橡胶硫化反应时发生同步交联反应，黏合树脂形成的网络模量高于橡胶硫化网络，会增强镀铜钢丝与橡胶之间的黏合层强度，并形成一个镀铜钢丝与橡胶之间的模量过渡层，进一步增强黏合层. 且极性越强，树脂网络交联程度与橡胶硫化网络交联程度越接近，增黏效果越好；钴盐会活化橡胶中的S，使更多的S迁移到镀铜钢丝表面从生成更多硫化亚铜键，增强黏合.  
        关键词：镀铜钢丝;黏合树脂;钴盐;黏合机理   
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        发布时间：2021-01-26
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