最新刊期
      2025年第56卷第4期

        研究论文 明日之星专栏

      • 丁学妍, 陈天一, 李水兴, 施敏敏, 陈红征
        2025, 56(4): 515-526. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24266
        摘要：建立晶体结构、分子堆积和光伏性能之间的内在联系，对于推动非稠环电子受体材料的发展具有重要意义，而偶极矩是调控分子堆积方式的手段之一. 为此，本研究基于强偶极的3-氰基噻吩构筑单元，开发了一系列不对称非稠环电子受体(X4、X5和X6)，并深入研究了末端基团结构的差异对分子光电特性及有机太阳能电池性能的影响. 氰基的强吸电子性，有效削弱了噻吩的给电子效应，从而使受体保持较深的HOMO能级，与给体材料PM6实现了良好的能级匹配. 单晶结构解析显示，分子中心的强偶极驱使分子采取面对面的二聚体排布，而分子末端的差异化改变了二聚体之间的堆叠方式，其中氟代X4的二聚体之间以J聚集的形式排列，氯代X5的二聚体之间以H聚集和J聚集共存的形式排列. 最终，基于具有更大共轭末端基团的X6制备的器件实现了19.90 mA·cm-2的短路电流密度(short-circuit current density, JSC)、72.38%的填充因子(fill factor, FF)和12.05%的能量转化效率(power conversion efficiency, PCE)，优于X4 (11.81%)和X5 (11.87%)的器件效率.  
        关键词：有机太阳能电池;不对称;非稠环受体;3-氰基噻吩;晶体结构   
        262
        |
        153
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 78365105 false
        更新时间：2025-04-01

      • 基于化学平衡原理设计热固性聚氨酯弹性体的闭环回收

        田佳, 鞠浩, 李光裕, 陈嘉瑶, 曹鹏飞
        2025, 56(4): 527-538. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24261
        摘要：传统热固性聚氨酯材料因其高度交联结构而难以熔融和溶解，导致其废弃物难以进行有效回收. 为此，基于基本化学平衡原理及氨基甲酸酯的动态特性，本研究设计了一种热固性聚氨酯弹性体的闭环化学回收方法：通过调节体系中单官能度醇类小分子浓度，获得可逆化学反应的定向调控，即通过浓度调控的反应平衡原理，控制热固性聚氨酯(C-PU)与线型前驱体分子之间反应倾向，最终实现热固性聚氨酯弹性体的闭环化学回收. 实验结果表明，通过闭环回收后重新交联的聚氨酯(C-PU-2)仍保持良好的弹性体力学性能，同时采用了核磁共振与红外光谱等手段进一步证实了回收前后高分子材料化学组成和分子结构的一致性，验证了闭环化学回收策略的有效性. 此外，C-PU材料可通过简单的热压工艺实现物理回收，满足不同回收应用需求. 本工作为实现热固性聚氨酯材料在环境友好型循环经济中的再利用提供了新的科学思路和技术策略，在高效回收废旧聚氨酯和其他热固性高分子材料方面具有一定的应用潜力.  
        关键词：热固性聚氨酯;动态化学键;闭环回收;化学平衡原理   
        353
        |
        170
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 78356734 false
        更新时间：2025-04-01

        综述

      • 高分子玻璃化转变的链长依赖性

        罗锦添, 徐全印, 徐文生, 左彪
        2025, 56(4): 539-550. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24218
        摘要：玻璃化转变的微观机制是凝聚态物理最重要的科学问题之一. 由于链的连通性，高分子表现比小分子物质更复杂的玻璃化行为. 本综述对半个多世纪以来，科学家对高分子玻璃化转变链长依赖性的研究进行了总结. 介绍了高分子玻璃化温度(Tg)和脆度指数(m)等性质随链长增加而增大并趋于饱和的普遍现象；总结了解释和描述Tg和m随链长变化的3种主要机制：即高运动活性链末端促进高分子协同运动，从而降低Tg和m；局部链刚性随链长增加而增大从而减弱链段运动能力，使Tg升高；分子链内次级松弛单元的耦合和动态促进激活链段松弛，造成Tg随链长增大而增大. 希望通过对高分子玻璃化现象和机理的总结与讨论帮助读者加深对长链大分子玻璃化转变的认识和理解.  
        关键词：玻璃化转变;链长依赖性;端基效应;链刚性;链内耦合   
        331
        |
        304
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 78500854 false
        更新时间：2025-04-01

      • 脱氢聚合制备极性高分子材料研究进展

        陈丽, 李琳, 饶艺伟, 杨维冉, 简忠保, 姚昌广
        2025, 56(4): 551-563. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24183
        摘要：随着环保意识的提高，人们越来越注重材料制备过程的原子经济性和步骤经济性. 聚酰胺、聚酯和聚脲作为合成高分子材料，具有优异的力学性能、化学稳定性和热稳定性，能满足不同领域的使用需求. 脱氢偶联能将伯醇转化为醛中间体，它进一步与胺和醇反应生成酰胺、酯和脲等化合物；该反应避免了繁琐的底物合成和羧酸及其衍生物的使用，具有反应条件温和、选择性高和原子经济性等优点，在有机合成方面已经取得显著进展. 然而，将醇的脱氢偶联应用到高分子制备方面的研究还相对较少. 本文系统介绍了近年来脱氢聚合在聚酰胺、聚酯和聚脲制备方面的研究进展. 首先简述了这三类聚合物的独特性能及其在工业生产和日常生活中的广泛应用，并指出了传统制备方法的局限性；通过对比分析，突显了脱氢聚合在制备极性高分子材料方面的显著优势. 其次，详细讨论了用于脱氢聚合的各种催化剂及其反应机理. 最后，对脱氢聚合技术在极性高分子材料制备领域的发展趋势进行了展望.  
        关键词：脱氢聚合;聚酰胺;聚酯;聚脲;金属配合物   
        483
        |
        513
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 67402127 false
        更新时间：2025-04-01

        研究论文

      • 常宇飞, 张凯源, 韩博, 邵世洋, 王利祥
        2025, 56(4): 564-574. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24286
        摘要：采用非共轭聚乙烯为高分子骨架，硼/硫/氮杂多环芳烃(5-硫-8b-氮-15b-硼杂苯并[a]萘并[1,2,3-hi]亚蒽，Ph-BSTBCz)作为发光单元，具有空穴传输能力的咔唑和N-苯基-3,6-二叔丁基咔唑作为主体功能单元，设计合成了两类具有窄谱带发射特征的蓝光高分子荧光材料P1-01~P1-05和P2-01~P2-05. 硼/硫/氮杂多环芳烃的多重共振效应使得高分子具有窄的蓝光发射(发光波长473~483 nm，半峰宽31~39 nm)，同时其硫原子的重原子效应能够增强旋轨耦合，提高三线态到单线态的反向系间窜越速率. 相比于含有咔唑主体功能单元的高分子P1-01~P1-05，含有N-苯基-3,6-二叔丁基咔唑单元的高分子P2-01~P2-05具有更高的HOMO能级，因而能够降低空穴注入势垒. 采用溶液加工工艺组装的OLED器件评价结果表明，含有N-苯基-3,6-二叔丁基咔唑主体单元、硼/硫/氮杂多环芳烃含量为3 mol%的高分子P2-03表现出最佳的电致发光性能，其发光峰位于481 nm，半峰宽为31 nm，外量子效率为8.0%，功率效率为8.1 lm/W.  
        关键词：硼/硫/氮杂多环芳烃;窄谱带;蓝光;HOMO能级;有机发光二极管   
        276
        |
        72
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 79071656 false
        更新时间：2025-04-01
      • 蒋希晗, 周英庆, 游世超, 殷秀哲, 侯王蒙, 石毅, 陈永明
        2025, 56(4): 575-589. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24263
        摘要：树形大分子(dendrimer)是一类具有高度支化和精确结构的三维球形单分子纳米材料，实现快速、高效合成高代数树形大分子是高分子合成领域的研究难点. 本研究利用具有“反应增强中间体活性(RERI)”机制的铜催化叠氮-炔基环加成反应(CuAAC)反应，开发了一种快速、高效制备树形大分子的新方法. 该方法首先设计合成了一种具有1,3-三叠氮外围基团的多叠氮功能性树形分子“核”(C-9N3和C-27N3)和一系列焦点为炔基的树形分子“壳”(ay-dendron)，并结合收敛法制备核-壳结构树形大分子. C-9N3和C-27N3树形分子外围的1,3-三叠氮基团具有RERI效应，可以充分克服空间位阻，在ay-dendron稍过量(1.2 eq.)的情况下即可将叠氮基团定量反应. 反应动力学表明：该CuAAC反应可以在几分钟内反应完全，超快制备了一系列4-7代核-壳结构树形大分子. 通过核磁共振波谱(NMR)、体积排除色谱(SEC)、飞行时间质谱(MALDI-TOF)、动态光散射(DLS)和原子力显微镜(AFM)等手段对树形大分子的化学组成、分子结构、形貌和尺寸进行了系统的表征. 该方法不仅可以实现超快、精准制备树形大分子，还可以通过灵活调控“核”与“壳”的化学结构，实现树形大分子的结构调控和功能化.  
        关键词：树形大分子;铜催化叠氮-炔基环加成反应;反应增强中间体活性;收敛法   
        371
        |
        137
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 77831541 false
        更新时间：2025-04-01

      • 溶剂/光双重响应性反蛋白石光子晶体-聚合物复合薄膜

        王亚欣, 陈于蓝
        2025, 56(4): 590-597. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24259
        摘要：以结构色光子晶体材料为模板，将偶氮苯与丙烯酸酯类单体和交联剂共聚，通过聚合物亲疏水性的调控，成功制备了一种对溶剂和光双重刺激响应的反蛋白石结构复合薄膜. 通过测试薄膜的反射光谱和接触角，确定了聚合物的最佳组成. 利用不同直径的二氧化硅光子晶体获得的薄膜在不同溶剂中实现了可见光范围的宽波段反射. 这种具备双重响应性质的复合薄膜在紫外光照射下可以写入信息，并在干燥环境中加密图案，而在溶剂中能够快速、高对比度地显示图案，有望应用于高级别的防伪、信息加密与存储、传感等领域.  
        关键词：偶氮苯;反蛋白石;双重刺激响应;光子晶体;防伪加密   
        131
        |
        146
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 79757006 false
        更新时间：2025-04-01

      • 聚乙烯亚胺修饰共轭微孔聚合物及其高效碘吸附研究

        池程浩, 侯心如, 段举, 廖耀祖
        2025, 56(4): 598-610. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24278
        摘要：共轭微孔聚合物(CMPs)由于具有高度离域的π-π共轭体系、较大的比表面积和灵活的表面活性基团等特点，使其在碘吸附领域中展现出很高的应用潜力. 然而，吸附容量低、循环性能差等缺点阻碍了CMPs在碘吸附领域的发展. 基于此，我们开发了一种新型的聚乙烯亚胺(PEI)化学修饰CMPs用于碘吸附. 首先采用Sonogashira偶联法制备出具有高密度羧基的共轭微孔聚合物(CMP-COOH)，再进行PEI化学接枝修饰得到一种富氮共轭微孔聚合物(CMP-PEI). 借助PEI中丰富的氨基吸附位点进一步增强对碘分子的亲和力.结果表明，PEI分散体浓度为15%时，所制备CMP-PEI的碘吸附容量为3.26 g/g，且在398 K的温度下碘释放率高达95.6%，从而验证了所制备的CMP-PEI在碘吸附领域中具有较好的应用价值.  
        关键词：共轭微孔聚合物;碘吸附;Sonogashira偶联反应;聚乙烯亚胺修饰   
        205
        |
        78
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 80264865 false
        更新时间：2025-04-01

      • CoAl-LDH@M-PP MB复合熔喷材料的制备及其吸附分离性能

        唐甄婧, 孙伊宁, 谢有秀, 陈高原, 孙辉, 于斌
        2025, 56(4): 611-622. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24276
        摘要：为使聚丙烯熔喷非织造材料(PP MB)具有良好的染料吸附和油水分离性能，首先通过聚多巴胺(PDA)对PP MB表面进行亲水改性得到M-PP MB，再利用水热法在M-PP MB表面一步原位合成钴铝基层状双金属氢氧化物(CoAl-LDH)，得到复合熔喷材料CoAl-LDH@M-PP MB. 通过对复合材料的形貌、结构及其染料吸附和油水分离性能进行表征，结果表明：当Co与Al的原料比为1:9时，制备的CoAl-LDH@M-PP MB-1/9表面的CoAl-LDH为边缘呈尖刺状的圆片形，在25 ℃、刚果红(CR)水溶液浓度为50 mg/L的条件下，CoAl-LDH@M-PP MB-1/9对CR的吸附效率在30 min内可达99.00%以上；当以正己烷为油相时，CoAl-LDH@M-PP MB-1/9对正己烷/水混合物的分离效率可达到99.33%，在80次重复使用期间，CoAl-LDH@M-PP MB-1/9对正己烷/水混合物的油水分离效率均大于97.41%，表明其具有出色的油水分离及重复使用性能.  
        关键词：聚丙烯;熔喷非织造材料;钴铝基层状双金属氢氧化物;染料吸附;油水分离   
        56
        |
        27
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 81953904 false
        更新时间：2025-04-01

      • 液晶聚酯制备的乙酰化过程研究

        陈妍如, 张艺, 姜苏俊, 肖中鹏, 张家谦, 黄险波, 曹民
        2025, 56(4): 623-631. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24262
        摘要：工业上制备芳香族液晶聚酯(LCP)大多需要将含有酚羟基的单体酰化后再熔融聚合，其中酰化后的体系组成对后续反应及最终产物性能具有重要影响. 基于此，本研究系统考察了催化剂种类及用量、酰化剂用量和酰化时长对2种不同类型含酚羟基单体：不对称官能团单体-对羟基苯甲酸(PHBA)和对称双官能团单体-联苯二酚(BP)乙酰化的影响. 研究发现2种单体的乙酰化程度随酰化时间增加均呈现先增大后平衡的趋势. 对于PHBA，在酰化条件下，酰化单体间已自聚且自聚程度会达到某一平衡，不同催化剂种类和酰化剂用量下平衡程度不同，而催化剂用量对其影响较小. 当以醋酸锌为催化剂时，PHBA同时具有高乙酰化和自聚程度，而以氮甲基咪唑(NMI)为催化剂时， PHBA的自聚程度显著降低. 对于BP，其酰化过程中存在少量单端酰化物，随着反应程度的提高逐渐消失，NMI对其乙酰化的催化效率高于金属盐类催化剂.  
        关键词：液晶聚酯;乙酰化;自聚;对羟基苯甲酸;4;4'-联苯二酚   
        289
        |
        99
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 78385591 false
        更新时间：2025-04-01

      • 等温结晶热历史对聚乙烯非等温结晶行为影响

        王立娟, 张艺怀, 张瑞, 杨琦, 卢影, 门永锋
        2025, 56(4): 632-643. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24265
        摘要：聚乙烯的链段序列长度存在一定的分布并且活动能力较强，其在降温过程中不同长度的链段序列将在不同温度下结晶. 我们研究了不同熔体温度出发的聚乙烯在不同温度等温结晶一定时间后，在随后降温过程中的非等温结晶行为. 相对熔体温度，等温结晶温度与结晶时间对后续的非等温结晶行为影响更大. 在选定的等温结晶温度下，随着等温时间的延长，体系内参与结晶的链段逐渐增多，在后续降温过程中参与结晶的链段多为短链，因此非等温结晶对应的结晶温度会随着前序等温结晶时间的延长而逐渐降低. 在选定的等温结晶时间内，尤其是较短的结晶时间，结晶温度越高，体系内大部分链段来不及结晶，从而对后续的主链与支链的非等温结晶影响均较大.  
        关键词：聚乙烯;熔化温度;熔化时间;结晶温度;非等温结晶   
        187
        |
        88
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 79419882 false
        更新时间：2025-04-01

      • 耐低温水性聚氨酯胶黏剂的分子设计及性能研究

        史翔, 张艳朋, 张燕, 闫旭焕, 王中丽, 耿建新
        2025, 56(4): 644-652. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2025.24285
        摘要：针对太空技术、极地考察等高科技领域发展的需求，研究在低温环境下具有良好粘接性能的绿色胶黏剂具有重要意义. 水性聚氨酯(WPU)胶黏剂以水为分散剂，是一种极具潜力的绿色胶黏剂材料. 然而，目前针对WPU胶黏剂耐低温性能的研究仍较为缺乏. 本文以聚丙二醇(PPG)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要合成原料、二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂、乙二胺(EDA)为小分子后扩链剂，通过调控DMPA质量分数和异氰酸根与羟基的初始摩尔数比值，制备了一系列具有玻璃化转变温度(Tg)的WPU胶黏剂，并重点对Tg的调控及其与T剥离强度的关系进行了研究，获得了具有优异耐低温性能的WPU胶黏剂. 所得该胶黏剂的Tg最低可达-35 ℃，以芳纶机织布为基材测得的T剥离强度达到2.69 N/mm. 相应胶条的断裂强度可达5.51 MPa，弹性模量可达296.64 MPa，断裂伸长率可达504%，体现出优异的机械柔性和韧性. 相关结果对新型耐低温绿色胶黏剂材料的研发及其在相关领域的应用具有重要的参考价值.  
        关键词：水性聚氨酯;胶黏剂;耐低温性能;力学性能   
        6
        |
        2
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 84213052 false
        更新时间：2025-04-01
      • 唐鸣津, 王艺璇, 杨晓萱, 薛键鑫, 王露露, 王帅, 宋晨飞, 陆焕焕, 张永振, 李杰, 逄显娟
        2025, 56(4): 653-667. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24254
        摘要：采用聚乙烯亚胺(PEI)上浆剂及聚酰胺-胺(PAMAM)偶联剂接枝法分别对碳纤维(CF)进行改性，从而提高碳纤维/聚醚醚酮复合材料的界面结合强度. 采用热压烧结法制备了纯聚醚醚酮(PEEK)及改性前后CF/PEEK复合材料. 探究改性前后复合材料的界面性能、力学性能，以及在干摩擦条件下的摩擦磨损性能. 结果表明：填料CF经PEI上浆及PAMAM接枝改性后，表面能分别比纯PEEK提高了30.9%和10.58%，两种改性对CF/PEEK复合材料的界面结合强度均提高. 在摩擦磨损试验中，在固定转速200 r/min的情况下，随着载荷提高，改性后的复合材料的摩擦系数先升高再降低，磨损率逐渐升高. 与未改性CF/PEEK复合材料相比，PAMAM-CF/PEEK和PEI-CF/PEEK的摩擦系数和磨损率分别低11.63%、72.34%和11.51%、75.58%，比纯PEEK分别低30.12%、95.17%和25.32%、95.74%. 虽然PEI-CF/PEEK的摩擦系数比PAMAM-CF/PEEK高0.84%，但是其磨损率降低了22.13%. 在固定载荷90 N的情况下，随着转速的提高，摩擦系数和磨损率均呈现先降低再升高的趋势. PAMAM-CF/PEEK和PEI-CF/PEEK的摩擦系数和磨损率比CF/PEEK分别低15.1%、52.53%和18.78%、63.04%，比纯PEEK分别低25.42%、88.86%和25.32%、91.33%，虽然PEI-CF/PEEK的摩擦系数比PAMAM-CF/PEEK高4.33%，但磨损率降低了28.42%. 改性后的复合材料在界面结合强度与摩擦磨损性能方面均有改善，且经PEI上浆改性的CF/PEEK复合材料的综合性能优于经PAMAM接枝改性的CF/PEEK.  
        关键词：聚醚醚酮;复合材料;碳纤维;界面改性   
        239
        |
        87
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 79272601 false
        更新时间：2025-04-01
      • 王添锦, 古丽巴尔情·达尼亚, 周东晨, 刘昶磊, 张凯茜, 白诗捷, 周建鑫, 张群, 李昕, 赵毅, 王锐
        2025, 56(4): 668-676. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24269
        摘要：以聚乙二醇(PEG)为软段，以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段，以单宁酸(TA)为交联剂，制备了具有动态网络结构的本征柔性聚氨酯相变材料(TAPCMs). 其中，PEG作为相变组分发挥可逆储/放热功能，氨基甲酸酯和单宁酸所带来的交联网络作为支撑材料赋予了TAPCMs稳定的固-固相变形态和优异的力学性能. 单宁酸结构中的酚羟基还提供潜在动态共价键，使相变材料具有自修复性和可再加工功能. 其相变焓最高可达84.70 J/g，拉伸强度可达22.73 MPa，断裂伸长率为137.86%，再加工后的样品拉伸强度仍能达到初始值的92%. 这种多功能相变材料对设计环境友好且具备本征柔性热管理装备提供了思路.  
        关键词：固-固相变材料;本征柔性;自修复;可再加工   
        186
        |
        58
        |
        0
        <图文摘要> <HTML>
        <网络PDF><Enhanced-PDF>
        <引用本文> <批量引用> 80420917 false
        更新时间：2025-04-01
      0