最新刊期
      2024 年 第 55 卷 第 10 期

        综述

      • 郭照琰,茹越,胡晨曦,张晓红,乔金樑
        2024, 55(10): 1265-1279. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24099
        摘要：马来酸酐/马来酰亚胺共聚物及其衍生物作为一类新型的非共轭聚合物光致发光材料，分子可设计性强，结构多变，便于系统性地研究该体系的荧光机理. 本文基于马来酸酐/马来酰亚胺共聚物及其衍生物荧光分子改性、聚合调控、酸碱改性、热处理等方面，结合其制备方法、结构特征、荧光机理等，简述了此类非共轭聚合物在光致发光领域的最新研究进展，分析表明此类发光共聚物具有极高的工业化前景，并指出了其诸多的潜在应用领域如发光二极管(LED)、化学传感、药物输送、细胞成像、无油墨防伪印刷等.  
        关键词：非共轭聚合物;光致发光;马来酸酐/马来酰亚胺共聚物及衍生物;空间共轭;团簇发光   
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        发布时间：2024-11-15

        研究论文

      • 蒋晓林,汪航,马雪晴,王逸凡,路皓,刘亚辉,薄志山
        2024, 55(10): 1280-1289. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24116
        摘要：使用简单的聚合物给体P(Cl)和简单非稠环受体2BTh-2F，构建了低成本的高性能有机太阳能电池. 并选用固体添加剂二碘苯(DIB)，对共混膜形貌进行精细调控.通过原子力显微镜、高分辨透射电镜以及原位紫外-可见光吸收光谱等手段，深入研究了活性层的成膜过程、共混膜相分离形貌等. 最终，基于P(Cl):2BTh-2F的器件获得0.861 V的开路电压(open circuit voltage，VOC)、23.18 mA/cm的短路电流密度(short-circuit current density，JSC)、71.21%的填充因子(fill factor，FF)以及14.21%的功率转换效率(power conversion efficiency, PCE).  
        关键词：有机太阳能电池;简单给体;非稠环受体;光电转化效率   
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        发布时间：2024-11-15
      • 杨言,贾维杰,段市委,赵娜,李志波
        2024, 55(10): 1290-1299. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24079
        摘要：采用有机环三磷腈碱(CTPB)为催化剂，通过阴离子开环聚合制备了不同苯基含量的高分子量二苯基硅橡胶生胶，添加白炭黑及其他阻尼填料制备成硅橡胶，研究了苯基含量、白炭黑用量以及不同填料对硅橡胶阻尼性能的影响. 结果表明，苯基含量提高，硅橡胶的阻尼损耗峰向高温移动，有效阻尼温域变宽. 添加50份白炭黑的40 mol%苯基硅橡胶，兼具良好的力学性能与阻尼性能，有效阻尼温域可达113 ℃ (-31~82 ℃). 采用炭黑K90和石墨烯片替代传统白炭黑填料，有效阻尼温域可进一步拓宽至127 ℃ (-27~100 ℃)和133 ℃ (-33~100 ℃).  
        关键词：苯基硅橡胶;硅橡胶;阻尼性能;有机催化;开环聚合   
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        发布时间：2024-11-15
      • 刘燊,李雪,赵磊,王淑萌,田洪坤,丁军桥,王利祥
        2024, 55(10): 1300-1312. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24061
        摘要：基于热活化延迟荧光(TADF)小分子直接聚合的分子设计原则，采用吖啶-二苯甲酮-咔唑(AcBPCz)、吖啶-萘二甲酰亚胺-咔唑(AcNICz)和四甲基苯分别作为天蓝光TADF单元、橙光TADF单元和连接单元，设计合成了系列单一白光高分子P010~P075. 通过调控不同发色团之间的能量转移，所有单一白光高分子均表现出来自AcBPCz的天蓝光发射和来自AcNICz的橙光发射. 相应OLED器件获得了有效的白光发射，最大电流效率和外量子效率分别为5.4~16.8 cd·A-1和3.0%~6.4%. 同时，光色可以从P010的冷白光转变到P075的暖白光，色坐标CIE从(0.32, 0.50)移动到(0.47, 0.44)，色温CCT从5910 K降低到2797 K.  
        关键词：有机发光二极管;热活化延迟荧光(TADF)高分子;单一白光高分子;TADF小分子直接聚合;光色   
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        发布时间：2024-11-15
      • 安惠雯,廉鹏,陈金平,于天君,曾毅,李嫕
        2024, 55(10): 1313-1324. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24065
        摘要：合成了2种羧酸肟酯光敏基团修饰的苯乙烯类单体2,2,2-三氟-1-(4'-乙烯基-[1,1'-联苯]-4-基)乙-1-酮-O-(3-甲基苯甲酰基)肟(OXE-P)和2,2,2-三氟-1-(4'-乙烯基-[1,1'-联苯]-4-基)乙烷-1-酮-O-噻吩-2-甲酰肟(OXE-S)通过核磁共振氢谱(1H-NMR)、高分辨率质谱(HRMS)表征了单体分子结构. 采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合方法制备得了2种新型聚合物POXE-P和POXE-S，使用凝胶渗透色谱(GPC)表征了聚合物分子量大小及其分布. 结果表明，聚合物具有良好的溶解性、热稳定性和成膜性，满足作为光刻胶材料的要求. 将聚合物分别溶于光刻胶溶剂，形成非化学放大型光刻胶. 通过电子束光刻测试了POXE-P非化学放大型光刻胶的光刻性能，结果表明，POXE-P光刻胶可获得50 nm HP (half-pitch)的光刻图案. 红外光谱(FTIR)和原位产物分析研究POXE-P光刻胶的曝光机理，表明肟酯结构在曝光后发生分解，形成了羰基化合物、二氧化碳等分子. 聚合物侧链的结构变化以及聚合物链间可能存在的自由基交联反应使得聚合物在曝光前后发生了溶解度转变，显影后形成负性光刻图案.  
        关键词：非化学放大型光刻胶;可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合;羧酸肟酯;电子束光刻;机理   
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        发布时间：2024-11-15
      • 郭嘉隽,步颜倩,李琇廷,董杰,赵昕,张清华
        2024, 55(10): 1325-1334. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24074
        摘要：以含氟二酐4,4'-(六氟异亚丙基)二邻苯二甲酸酐(6FDA)和含活性羧基的二胺3,5-二氨基苯甲酸(DABA)为单体，通过高温一步法合成可溶性的聚酰亚胺(PI)，利用酯化反应在其侧链羧基上接枝自增感光敏基团肉桂酰基. 控制6FDA与DABA加入量比例分别合成了3种不同分子量的光敏聚酰亚胺树脂PI95、PI97.5和PI100. 系统探究了3种不同分子量光敏聚酰亚胺的光刻工艺参数，并根据光刻图案质量优选出PI97.5样品. PI97.5样品的灵敏度为785 mJ/cm2，分辨率可达7 μm，线宽可达14 μm；固化后薄膜5%失重温度高于340 ℃，玻璃化转变温度可达274.2 ℃，且显示出良好的力学性能. 研究结果为开发新型负性光敏聚酰亚胺光刻胶提供了研究基础.  
        关键词：光敏聚酰亚胺;肉桂酰基;自增感;光刻工艺;光敏特性   
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        发布时间：2024-11-15
      • 王宇清,王凡,代枭,王伟琪,沈军
        2024, 55(10): 1335-1345. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24055
        摘要：以微晶纤维素为基质，通过6-位保护法和氨基甲酸酯化反应，合成了一种6-位具有大体积咔唑侧基的区域选择性取代纤维素类衍生物，即纤维素-[2,3-(3,5-二甲基)-6-(4-(4-(3-(9-乙基-9H-咔唑-3)脲基)苄基))]苯基氨基甲酸酯(Cel-1). 由核磁共振氢谱和元素分析结果表明所合成衍生物的结构规整，取代基本完全. 基于12种金属离子对Cel-1的荧光识别性能进行了详细评价. 结果表明，大体积纤维素衍生物Cel-1可在DMSO/H2O体系中对Fe3+和Cu2+实现高灵敏度和高选择性的双模式检测，同时对其他10种金属离子均有极好的抗干扰能力. 其中，在荧光模式和紫外可见光模式下，Cel-1对Fe3+和Cu2+的检测限均低于美国国家环境保护局(EPA)所规定的2种离子在饮用水中可接受的最高浓度. 证明所合成的大体积纤维素类衍生物具有对Fe3+和Cu2+的高效特异性荧光识别性能，可作为化学传感器用于这2种金属离子的快速识别与检测. 此外，基于Cel-1制备的荧光墨水在自然光下不显示，但在紫外光下则可观察到明亮的蓝色荧光，显示了其在防伪领域的应用潜能.  
        关键词：荧光传感;大体积侧基;纤维素类衍生物;金属离子识别;双模式检测   
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      • 程博翔,王明倩,丁志强,马哲,王彬,李悦生
        2024, 55(10): 1346-1355. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24094
        摘要：国内聚己内酯二元醇的产能无法满足聚酯型聚氨酯工业的生产需求，寻找与聚己内酯型聚氨酯(PCL-PU)性能相当的替代物具有重要研究意义. 本工作利用Lewis pair催化的可控开环聚合分别制备了不同相对分子质量的聚己内酯(PCL-diol)和聚碳酸(1,4-丁二醇)酯多元醇(PC-diol)，并通过核磁共振波谱和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析表征了2种聚酯二元醇的结构. 将2种二元醇分别与2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、扩链剂1,4-丁二醇(BDO)反应合成了PCL-PU及聚碳酸酯型聚氨酯(PC-PU). 结合多种分析表征方法进一步对比研究了2种聚氨酯的热性质、结晶行为和力学性能. 结果表明，PC-PU具有和PCL-PU相近的热稳定性和热分解过程，2种聚氨酯的初始分解温度均>260 ℃，且均具有2个热分解阶段. PCL-PU具有较快的结晶速率，而PC-PU的结晶速率较慢. 相比于PCL-PU，PC-PU具有更高的断裂伸长率(>1200%)和断裂强度(>45 MPa). 本工作为创制具有PCL-PU相当性能的PC-PU提供了科学基础与依据，有望促进聚氨酯工业的进一步发展.  
        关键词：聚己内酯;聚碳酸酯;聚酯二元醇;开环聚合;聚氨酯   
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      • 马杰文,张之钧,李雅琪,胡斌,邢攸美,尹云舰,方伟华,吴振,王国杰
        2024, 55(10): 1356-1364. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24083
        摘要：低泡型非离子双子(Gemini)表面活性剂在工业清洗、光刻胶显影等领域有着广泛的应用. 以二叔戊基氢醌为母体在碱催化的条件下与环氧乙烷通过开环反应合成了3种(P1、P2和P3)不同聚氧乙烯链长度的非离子Gemini表面活性剂，通过表面张力仪、接触角测量仪等研究了不同聚氧乙烯链长度对表面张力、润湿性能、乳化性能、泡沫性能的影响. 在相同浓度下，随着聚氧乙烯链长度的增加，表面张力和接触角增加，乳化能力逐渐增强，发泡体积逐渐增加. 此外，3种非离子Gemini表面活性剂均具有优异的低泡性能，表面活性剂P1发泡量低于传统表面活性剂Tween-80的1%，在工业清洗、光刻胶显影等领域中具有巨大的应用潜力.  
        关键词：非离子Gemini表面活性剂;低泡性;表面张力;润湿性能;乳化性能   
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        发布时间：2024-11-15
      • 岳航宇,韩飞龙,张亚,王程浩,宗立率,王锦艳,蹇锡高
        2024, 55(10): 1365-1380. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24059
        摘要：界面问题作为研究芳纶纤维增强聚氨酯(AF@PU)复合材料的重要挑战，往往容易被忽视. 本研究系统性地采用聚多巴胺(PDA)和经过γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性的纳米SiO2 (m-SiO2)，对AF@PU复合材料进行界面改性处理，并深入探究了其防弹性能及弹道损伤机理. 通过界面改性，显著增强了纤维与树脂间的黏结力，使m-SiO2/PDA/AF@PU复合材料的界面剥离强度提升了244.1%，达到4.68 N/cm，层间剪切强度提高了30.7%，达到6.09 MPa；同时，拉伸、弯曲和压缩强度分别提升了5.0%、91.4%和69.5%. 值得注意的是，m-SiO2的引入显著增加了界面粗糙度，从而使得m-SiO2/PDA/AF@PU在子弹冲击过程中具有最高的能量吸收能力，将其弹道极限速度从AF@PU原有的449.8 m/s提升到了481.9 m/s. 本研究深入探讨了界面改性在提升复合材料性能中的积极作用，为未来设计新一代高性能纤维增强聚合物基防弹复合材料提供了参考与启示.  
        关键词：复合材料;界面改性;聚多巴胺;纳米二氧化硅;防弹性能   
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      • 曾鹏程,肖书平,吴焕东,徐百平
        2024, 55(10): 1381-1392. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24060
        摘要：通过熔融混炼制备热塑性聚氨酯(TPU)/聚丙烯(PP)共混物，采用超临界二氧化碳釜压发泡技术将其制备成发泡样品，并对所得共混物和发泡样品的微观结构和力学性能进行了表征，基于此分析了TPU对共混物形变能力、发泡性能及其压力传感性能的影响机理. 结果表明：TPU可显著增强共混物的形变能力，以该共混物为介电层的电容式压力传感器灵敏度(S)较高. 研究还发现，TPU提高了该共混物的熔体强度，从而改善发泡样品的泡孔结构，未发泡实体区域和蠕虫状连通泡孔结构相比于纯PP发泡样品明显减少甚至消失. 也因此，共混物发泡后形变能力得到增强，S值进一步提高，如TPU含量为30 wt%的共混物发泡后，相应传感器在弹性弯曲区和屈曲区的S值分别提高4.1倍和0.4倍. 应用测试结果表明，以该共混物发泡样品为介电层的电容式压力传感器在行走、坐立和抓取等人体运动检测中具有良好的应用前景.  
        关键词：聚丙烯;超临界二氧化碳发泡;力学性能;压力传感性能   
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      • 白帆,江怡雯,李琇廷,董杰,赵昕,张清华
        2024, 55(10): 1393-1404. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24077
        摘要：随着显示领域的不断发展，柔性显示盖板用无色透明聚酰亚胺(CPI)薄膜的研发备受关注. 本研究中，通过使用商业化酸酐和二胺单体，调控主链结构、氟含量和分子间氢键，进而实现了薄膜透明性、尺寸稳定性、耐热性和机械性能之间的平衡；制备的CPI-2-TF薄膜有优异的平均光学透过率(Tav) (>88%)，同时具有较低的线性膨胀系数(CTE) (<1.3×10-5 K-1)、较高的玻璃化转变温度(Tg) (≥380 ℃)和优良的机械性能，为CPI的商业化进程和大规模制备提供基础. 此外，本研究重点考察了CPI-2-TF的耐弯折稳定性，弯折20万次后的薄膜基本没有任何变化，其Tav保持率在99%以上，力学性能仅下降4%；进一步弯折40万次后，薄膜的光学性能基本不变，力学性能保持率在92%以上，在折叠屏手机等领域展示出较高的应用潜力.  
        关键词：无色透明聚酰亚胺;耐弯折性能;柔性显示盖板;耐高温   
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      • 徐明虎,宋青亮,刘美娇
        2024, 55(10): 1405-1413. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24075
        摘要：利用耗散粒子动力学(DPD)方法模拟了接枝在笼型分子不同顶点的双链分子形成的邻、间和对3种位置异构体的自组装行为. 研究结果表明，随着接枝链长增加，3种位置异构体的自组装结构的相序列和稳定相区间有显著区别，接枝链长较短时，尾链聚集的有序结构的曲率以邻、间、对位的顺序依次升高；而接枝链较长时，不同异构体中笼型分子会堆砌成不同的双连续结构. 模拟结果还预测到，3种位置异构体的有序-无序相转变温度(TODT)按照邻、间、对的顺序降低，且3种位置异构的两两组合异构体系的TODT也符合该变化规律；这些相行为的差异可以从分子链的堆积方式的微观角度来理解.该研究证实了微小的结构单元的差异可以对自组装结果产生深远的影响，从而为探索软物质体系的非常规的自组装结构提供了新的思路.  
        关键词：笼型分子;嵌段共聚物;耗散粒子动力学;自组装   
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        发布时间：2024-11-15
      • 崔文豪,顾瑞星,米皓阳
        2024, 55(10): 1414-1429. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24076
        摘要：通过非平衡分子动力学模拟探讨了聚乙烯(PE)及其与超临界二氧化碳(scCO2)共混体系在剪切流下的热力学和构象性质. 发现scCO2的增塑作用可显著改变PE的热力学和构象性质，如降低分子间作用力、减少体系剪切应力、降低体系黏度、减少分子链构象参数、提高PE链gauche plus构象，从而增加分子链的卷曲和自由体积，减少剪切下的分子取向排列. scCO2还显著降低了体系的弛豫时间，加强了PE分子链抵抗剪切的能力，从而增强了动态性质和热稳定性. 这些发现为scCO2在PE体系中的作用提供了微观见解，为调控scCO2辅助聚合物加工工艺，开发高性能聚合物材料提供了理论依据.  
        关键词：线型聚合物;超临界二氧化碳;非平衡分子动力学;剪切取向;剪切流;增塑作用   
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      • 李沛达,王治宇
        2024, 55(10): 1430-1440. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24078
        摘要：从环境中广泛存在的湿气中获取电能的绿色发电技术近年来备受瞩目. 本研究提出一种简易高效的方法，制备了内含热氧化还原对的n型和p型湿热产电聚合物复合薄膜. 并以之构建n-p型湿热发电器件，同时利用环境中的湿气化学势与低品位热能产生电能. 研究表明温度与湿度梯度可以协同促进湿热产电薄膜中的离子扩散和器件产电能力，在其体系中引入热氧化还原对可进一步强化环境热能向电能的转换. 在80% RH和20 ℃温差条件下，此n-p型湿热发电器件的功率密度为17 μW·cm-2. 集成9个器件可以仅依靠人体表面的湿热能量产生4~8 V电压. 此类器件具有环境刺激响应快速、环境适应性好、轻薄柔性、绿色环保的特点，在自供能可穿戴电子、传感、人体健康监测等领域具有潜在应用前景.  
        关键词：湿热发电机;聚合物复合薄膜;温度梯度;湿度梯度;发电   
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        发布时间：2024-11-15
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