最新刊期
      2023 年 第 54 卷 4 期

        亮点评述

      • 王献红,宛新华
        2023, 54(4): 409-412. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2022.22449
        摘要：与传统线形聚合物的合成不同，环状聚合物的合成通常需要特殊的催化剂设计且容易引入主体单体以外的其他化学结构. 最近，吉林大学张越涛团队将两分子硼路易斯酸(LA)与一分子磷路易斯碱(LB)以共价键相连，合成出分子内受阻路易斯酸碱对B-P-B三官能催化剂，通过分子内和分子间的双重协同作用实现了1+1>>2的催化效果，进而成功以γ-甲基-α-亚甲基-γ-丁内酯(MMBL)为单体合成了完全由一种丙烯酸酯类单体构成的环状聚合物c-PMMBL. 值得指出的是，与合成环状聚合物的传统策略不同，该催化剂可以在较高浓度下简单快速地合成环状聚合物，开创了环状聚合物宏量高效合成的新路线.  
        关键词：环状聚合物;受阻路易斯酸碱对;三官能催化剂;分子内协同效应;分子间协同效应   
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        发布时间：2023-03-08

        快报

      • 张义锋,曾凯雯,杨依蓓,唐伟强,彭慧胜
        2023, 54(4): 413-417. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2022.22451
        摘要：金属主链高分子是一类完全以金属原子作为主链的新材料，在光电、传感、电化学储能等领域都具有重要的应用前景. 但是，如何获得具有较高分子量的金属主链高分子，仍然是一个挑战. 本文通过密度泛函理论计算方法，对镍金属主链高分子进行了结构优化和稳定性分析，发现随着聚合物分子量的增加，镍金属主链高分子的单点能逐渐降低，说明高分子量的金属主链高分子具有稳定的分子构型. 但是，随着分子量的进一步提高，计算量显著增加，密度泛函理论计算方法收敛困难. 为此，本文进一步通过Hartree-Fock计算方法对该系列镍金属主链高分子进行了分子构型优化，得到了与密度泛函理论计算结果相似的规律，并且发现当分子量超过1×104时，金属主链高分子仍然具有较高的结构稳定性. 此外，这种电子离域在整个金属主链上的独特金属-金属的相互作用有利于实现电荷的高效传输；以金属原子为重复单元的分子结构，有望实现金属和高分子材料性能的有效结合，可以获得较高的热失重温度和熵弹性.  
        关键词：金属主链;镍原子;高分子;理论计算   
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        发布时间：2023-03-08

        专论

      • 倪名立,杨松,周兴平,彭海炎,孙其民,解孝林
        2023, 54(4): 418-431. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2022.22358
        摘要：虚拟现实(VR)/增强现实(AR)是新兴的人-机交互显示技术，其光学元件的集成化、轻量化与定制化是先进VR/AR技术的必然要求，全息高分子材料是关键. 本文介绍了VR/AR近眼显示系统及重要参数，回顾了全息高分子材料在VR/AR显示中的重要应用，讨论了全息高分子材料的性能与VR/AR显示效果的关系，重点介绍了全息高分子材料的折射率调制度、光散射损失和体积收缩率的调控策略，最后指出了现有全息高分子材料在先进VR/AR应用中的不足，并展望了未来发展方向.  
        关键词：虚拟现实;增强现实;全息光学元件;全息高分子材料   
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        发布时间：2023-03-08

        综述

      • 杨镇岳,聂文建,刘伦洋,徐晓雷,夏文杰,徐文生
        2023, 54(4): 432-450. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2022.22367
        摘要：高分子玻璃的物理性质与其结构和动力学密切相关. 揭示高分子玻璃化的微观物理图像对高分子玻璃材料的结构调控和分子设计至关重要. 然而，高分子的长链结构和复杂单体结构特征致使目前仍然缺乏普适的理论或者模型来定量解释高分子玻璃化的物理机制. 因此，亟需发展更为先进的研究方法从而更深入地理解高分子玻璃化. 近年来，国内外学者利用基于数据驱动的信息学方法(例如机器学习)对高分子玻璃化开展了研究，并取得了丰富成果. 本综述首先介绍了常用的高分子信息学数据库和机器学习算法. 之后，从高分子玻璃化转变温度的预测、新型高分子玻璃材料的研发、过冷液体的结构-动力学关系和玻璃体系相变的确定四个方面总结和评述了机器学习应用在玻璃化研究中的代表性进展. 最后，探讨了机器学习方法在高分子玻璃化研究中面临的主要挑战，并对玻璃信息学这一领域的发展进行了展望.  
        关键词：信息学;高分子玻璃化;机器学习;理论模拟   
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      • 陈华,崔力允,李圆凤,刘勇,马如江,史林启
        2023, 54(4): 451-466. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2022.22384
        摘要：蛋白质药物在疾病治疗方面具有广泛应用，但它们的低细胞膜穿透性往往导致生物利用度较低. 近年来，人们开发了一系列纳米载体用于提高蛋白质药物的胞内递送效率，其中基于苯硼酸及其衍生物的聚合物纳米载体显示出良好的应用前景. 本文综述了苯硼酸功能化聚合物纳米载体在蛋白质药物胞内递送方面的最新研究进展. 首先，简要介绍了苯硼酸的化学性质及其二醇、pH和活性氧(ROS)响应性. 其次，从苯硼酸与蛋白质药物的结合方式不同出发，重点综述了通过动态共价作用和N→B配位等非共价作用构筑的苯硼酸功能化聚合物纳米载体在蛋白质药物胞内递送方面的典型研究实例，并对这些载体的组成、构筑方式和响应性释放机制进行了分析、总结. 最后，介绍了利用苯硼酸增强细胞摄取和促进药物透过血脑屏障方面的研究进展. 希望能为设计制备基于苯硼酸的新型蛋白质药物胞内递送体系提供借鉴.  
        关键词：蛋白质药物;胞内递送;苯硼酸;响应性释放;纳米载体   
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        发布时间：2023-03-08

        研究论文

      • 黄月洲,胡晨阳,王天昶,庞烜,陈学思
        2023, 54(4): 467-475. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2022.22355
        摘要：硫代聚酯是一种兼具聚酯材料的优点(降解性、生物相容性和热稳定性等)与含硫聚合物材料的优点 (光学性能和金属吸附性能等)的新型材料. 本文合成了含硫单体硫代羧基环内酸酐(MDTD)，以希夫碱锰(Salen-Mn)为催化剂，在低投料比(50:1)较低温度(60 ℃)的情况下，抑制了小分子副产物的生成，实现了MDTD的活性聚合. 在此基础上，利用Salen-Mn可逆插入氧硫化碳(COS)的性质，设计开发出了一条新的硫代单体控制的自切换共聚路线. 通过在丙交酯(LA)聚合的过程中添加MDTD单体以及改变聚合反应气氛的手段实现了MDTD与LA的可切换共聚，并应用核磁、凝胶渗透色谱等方法跟踪反应进程表征反应产物，证实了多嵌段聚酯/聚硫酯(p(LA-b-MDTD-b-LA))的生成. 通过该方法最终得到了五嵌段的聚酯/聚硫酯(Mn=12.4 kg/mol，Đ=1.20)的嵌段共聚物. 该方法可以通过改变相应的单体结构合成相应的多嵌段聚酯/聚硫酯，为改善含硫聚酯的物理化学性质打下了基础.  
        关键词：可切换共聚;聚硫酯;硫代羧基环内酸酐;开环聚合;多嵌段共聚物   
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        发布时间：2023-03-08
      • 卓春伟,范培鑫,刘顺杰,王献红
        2023, 54(4): 476-486. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2022.22391
        摘要：环氧氯丙烷(ECH)与二氧化碳(CO2)的共聚反应产物具有可修饰的C―Cl键，是实现聚碳酸酯功能化的有效途径，然而该反应一直受制于较长的诱导期. 本文提出了一种酸酐诱导增强共聚反应活性的策略，即在CO2/ECH共聚体系中引入微量环状酸酐以缩短诱导期，提高反应活性. 以锌钴氰化络合物(DMC)催化剂为例，在CO2/ECH共聚体系中仅加入0.1 mol%的不同种类环状酸酐，ECH转化率可达到23.6%~83.6% (40 ℃，24 h)，相比于未添加酸酐体系的低转化率(2.6%)，反应活性显著增强. 尤其是5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐诱导的CO2/ECH共聚体系显示出最高的活性增强效应，在28 h内ECH转化率可达98.8%，催化效率为430 g polymer/g cat.，并保持91.3 wt%的聚合物选择性，进而制备出碳酸酯单元含量为68.2%、分子量为16.7 kg/mol的CO2基聚碳酸酯. 进一步采用在线红外等光谱分析技术，证实环状酸酐优先与ECH发生共聚反应生成聚酯活性种是缩短诱导期并产生活性增强效应的根本原因. 综上所述，本文提出了一种具有实用价值的微量酸酐诱导活性增强方法，实现了CO2与ECH的高效共聚反应，为功能化二氧化碳基碳酸酯的高效合成提供了一个新思路.  
        关键词：二氧化碳;环氧氯丙烷;环状酸酐;诱导期;活性增强   
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        发布时间：2023-03-08
      • 王伟杰,张彩虹,黄浩,刘泽新,简韩鑫,杨曙光
        2023, 54(4): 487-495. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2022.22314
        摘要：通过嵌段聚合物的微相分离和高分子氢键复合，使用聚苯乙烯-b-聚丙烯酸-b-聚苯乙烯(SAS)三嵌段聚合物和聚氧化乙烯(PEO)均聚物构筑了具有多层次结构的弹性体(SA/E). 聚丙烯酸(PAA)与PEO形成柔性的氢键复合物(PAA/PEO)，刚性的聚苯乙烯(PS)与PAA和PEO不相容而发生微相分离，PS作为交联点连接着柔性的PAA/PEO. 与PAA/PEO氢键复合物相比，SA/E弹性体力学性能明显提升，通过控制PS质量分数可调节弹性体的模量和强度等力学性能. SA/E弹性体表现出湿度敏感性. 并且弹性体经拉伸训练后可获得一定的取向性，弹性回复率保持在98%以上. 本弹性体在湿度传感、柔性器件、医用材料等领域具有潜在应用，为构筑新型弹性体提供思路.  
        关键词：弹性体;高分子复合物;嵌段聚合物;微相分离;氢键复合   
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        发布时间：2023-03-08
      • 胡晨星,陈星,吴芹,史大昕,张耀远,黎汉生,陈康成
        2023, 54(4): 496-508. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2022.22307
        摘要：以含苯侧基的对二(苯羰基四氟苯)为链接剂，以4,4'-二氟二苯砜分别与4,4'-二羟基二苯砜和4,4'-联苯二酚作为疏水和亲水嵌段前体，合成一系列高分子量的有序和无序的嵌段磺化聚芳醚砜(SPAES). 1H-NMR显示所制备的嵌段型SPAES的磺化位点和预测的一致，且离子交换容量(IEC)的滴定值是理论值的95%以上，说明磺化位置和磺化度精确可控. SPAES质子交换膜的杨氏模量、拉伸应力和断裂伸长率高达1.92 GPa、75 MPa和58%. TGA结果表明嵌段SPAES具有两段失重，分别对应320 ℃左右磺化基团脱出，以及500 ℃以上聚合物骨架分解. 相似IEC，具有苯环大侧基链接剂的SPAES的吸水率随温度变化要明显小于无链接剂SPAES，在膜面方向尺寸变化率两者相当，均为8%左右. 具有相似IEC的有链接剂的有序嵌段型SPAES，如MB9 (IEC=1.68 mmol·g-1) 的质子传导率为无链接剂嵌段型SPAES B2 (IEC=1.70 mmol·g-1) 的1.2倍以上. 这是由于链接剂苯环侧链结构使得膜内自由体积增加有利于质子传导. 同样，有序嵌段型SPAES PEM的质子传导率高于相同IEC的无序嵌段型.  
        关键词：磺化聚芳醚砜;链接剂;质子交换膜;后磺化法;可控磺化度   
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        发布时间：2023-03-08
      • 郝天煦,张威,王新亚,陈明星
        2023, 54(4): 509-519. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2022.22340
        摘要：高效空气过滤材料的开发对于空气污染治理具有重要意义. 然传统熔喷空气过滤材料过滤性能稳定性差，限制了其应用. 本文以PP熔喷空气过滤材料为基体，通过原位生长的方式在其表面构筑类沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIF-L)功能层，制备具有微/纳结构的PP/ZIF-L熔喷过滤材料. ZIF-L的原位生长可以有效调控PP熔喷非织造材料结构和性能，进而有效解决PP熔喷空气过滤材料过滤稳定性差、不可重复利用的缺点. 通过多种表征手段和测试方法研究了ZIF-L的原位生长对PP熔喷空气过滤材料结构和性能的影响. 结果表明，ZIF-L的原位生长可有效提升PP熔喷空气过滤材料的过滤性能，其对PM2.5的过滤效果可从55.2%提升至93.2%. 此外，PP/ZIF-L熔喷空气过滤材料具有优异的可重复使用性，经过75%医用酒精消毒后，过滤效率基本不变，依然保持在92.4%，并且在不同颗粒物大小，不同颗粒物浓度，不同风速和长时间使用等条件下依然保持优异过滤性能. 所制备PP/ZIF-L熔喷空气过滤材料在空气过滤领域具有广阔的应用前景，可为高性能PP熔喷非织造滤料的制备提供一定参考.  
        关键词：原位生长;类沸石咪唑酯骨架结构材料;聚丙烯熔喷过滤材料;单宁酸;空气过滤性能   
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        发布时间：2023-03-08
      • 王小梅,郭江飞,王立志,黄健涵
        2023, 54(4): 520-528. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2022.22303
        摘要：利用四苯基卟啉和三种酰基化交联剂(草酰氯、对苯二甲酰氯和均苯三甲酰氯)经Friedel-Crafts酰基化反应，制备了卟啉基聚合物中间体，进一步用氨基硫脲与之发生席夫碱反应，得到了氨基硫脲修饰卟啉基聚合物. 结果发现，聚合物的交联结构使其具有高比表面积和丰富的超微孔，显示出优异的CO2吸附(138 mg/g，273 K，105 Pa)及CO2/N2选择性. 同时，聚合物表面氨基和硫脲的引入使得其对Hg2+的吸附量可达311.0 mg/g，吸附机理也证实了N和S对Hg2+的配位作用.  
        关键词：Friedel-Crafts酰基化反应;席夫碱反应;卟啉;CO2;Hg2+   
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        发布时间：2023-03-08
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