聚合后修饰法制备含脲基聚乙炔及其阴离子识别性能

官能团的引入使聚乙炔衍生物具有多种独特的物理化学性质,在不对称催化、光学材料和化学传感器等方面具有潜在的应用价值。本工作设计并合成含氨基甲酸酯支链的聚乙炔衍生物(P1),将其作为底物进行后续改性。基于氨基甲酸酯可与多种胺分子发生亲核取代反应,选取1-苯乙胺和3,5-双(三氟甲基)苯胺分别对P1进行后修饰,成功得到含脲基的P2和P3两种目标聚合物。由于脲基与阴离子间固有的氢键结合能力和聚乙炔共轭主链的协同作用,P3表现出阴离子传感特性。向P3/四氢呋喃溶液添加阴离子可导致其紫外可见吸收光谱的变化,特别是使用的阴离子为F-,Cl-,Br-和CH_(3)COO-时,新的吸收峰出现在约为450nm和480nm的可见光区域,可应用于比色传感器。

低介电常数三元聚芳酯及其薄膜的制备与性能研究

以双酚A(BPA)/双酚AF(BisAF)/双酚AP(BisAP)/双酚B(BisB)为双酚单体,分别与间苯二甲酰氯(IPC)、对苯二甲酰二氯(TPC)通过界面缩聚合成系列三元共聚芳酯(co-PARs)PAR-A、PAR-F、PAR-P和PAR-B。系统研究双酚单体种类对co-PARs及其薄膜结构与性能的影响。结果表明:与传统双酚A型聚芳酯PAR-A相比,PAR-F、PAR-P及PAR-B薄膜的介电性能都得到了明显的改善。其中PAR-F的溶解性、透明性和介电性能最为突出,其薄膜的介电常数仅为1.6,较PAR-A降低了36%,在微电子及5G通讯领域应用前景广阔。

再生聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇共聚酯的制备及其固相缩聚

为了研究废弃聚酯纺织品的高值化再生利用,以废弃聚酯纺织品通过化学法再生制得的高纯度再生对苯二甲酸二甲酯(DMT)单体为主要原料,采用酯交换法通过熔融缩聚合成了再生聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇共聚酯(PETG)切片,并对其进行了固相缩聚。采用差示扫描量热(DSC)仪、X射线衍射(XRD)仪、核磁共振氢谱仪和荧光光谱仪等分析仪器对固相缩聚前后的切片性能进行了表征测试。结果表明,再生PETG的熔点约为215℃;再生PETG切片中1,4-环己烷二甲醇(CHDM)的实际共聚比为13.9%。随着固相缩聚反应温度的升高或反应时间的增加,PETG的特性黏度增加,但增速逐渐变得趋缓,且切片的特性黏度与时间的平方根呈线性关系;选择合适的反应条件;固相缩聚后的PETG样品,其DSC升温曲线的熔融峰从低温向高温方向移动,XRD谱图上出现三个衍射峰且愈发尖锐,强度增强,结晶程度增加,端羧基含量降低;当固相缩聚反应温度高于200℃时,切片会发生一定程度的热降解且切片b值升高。

基于星型单体与RAFT相结合的超支化聚合物的合成与评价

为改变线性聚合物分子链长,高温下易剪切断链,抗温抗盐能力不足等缺点,在单体及组成一定的情况,通过改变聚合物的分子构象,采用可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)法,基于星型单体与RAFT相结合制备得到黏度效应低、抗温抗盐能力强的超支化聚合物EHBPS-P。性能评价结果表明,EHBPS-P抗温可达220℃,加入超支化聚合物的基浆在220℃老化后黏度降低率为66.7%(同组分线性聚合物黏度降低率达90.98%),淡水、盐水、复合盐水基浆中加量为1.0%(质量分数)时,可使钻井液的滤失量控制在10.0 mL以内,优于线性聚合物,有较好持续抗温性和长效的作用周期。

高强韧水凝胶的形变和破坏行为

水凝胶是一种在水中溶胀的聚合物网络,与生物组织具有结构上的相似性。传统水凝胶中聚合物网络的不均匀性和高含水量使得水凝胶的力学性能较弱,远远低于高强韧的生物组织,限制了其作为结构材料在生物工程等领域的应用。近年来,科研人员在提高水凝胶力学性能方面取得了很大进展,开发了很多高强韧水凝胶,如双网络(DN)水凝胶、动态键水凝胶、缠结远超交联的水凝胶和纤维复合凝胶材料等。本文首先简述了为增强水凝胶力学性能而不断进行的努力,随后介绍了水凝胶强度和韧性的关系,最后根据不同种类高强韧水凝胶的形变和破坏行为,分析其聚合物网络结构中的能量耗散机制,从而解释这些水凝胶高强韧的结构起源。

三(4-乙炔苯基)胺类共轭微孔聚合物及取代基效应对其光催化水分解性能的影响

共轭微孔聚合物(CMPs)由于光吸收效率高、稳定性好、结构和能级水平易于调控等特点,已在光催化水分解制氢领域显示出优异的应用前景。为了开发新型高性能多官能团单体和探索取代基效应对CMPs光催化水分解性能的影响,通过Sonogashira-Hagihara偶联反应制备了两种三(4-乙炔苯基)胺(TEA)类CMPs,研究了取代基效应对材料性能的影响。结果表明:可见光下,苯并噻二唑(BT)单元上无取代基的FS1和BT单元5-位上带有甲基的FS2的光催化析氢速率分别为115.74μmol/(g·h)和100.61μmol/(g·h),说明TEA类CMPs具有良好的光催化水分解性能,TEA是一种性能优异的CMPs多官能团构筑单体;甲基的存在可以调控聚合物的共轭水平,进而调节其带宽,但对聚合物的析氢性能影响较小。

导电聚吡咯的电化学行为及表面形貌研究

以水为溶剂,分别选用对甲苯磺酸、对甲苯磺酸钠、高氯酸锂、硫酸氢钾、硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠为支持电解质,用电化学法合成聚吡咯(PPy)膜。采用循环伏安法(CV)、交流阻抗谱(EIS)研究了PPy膜的电化学行为,结果表明掺杂阴离子种类及聚合时间对EIS曲线有很大的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)对PPy膜表面形貌进行表征,观察到聚合时间和电流密度对其表面形貌影响极大。聚合时间长、电流密度小生成的PPy膜表面较为平整、致密;反之,表面较为粗糙、疏松多孔。最佳聚合时间为20min、电流密度为100μA/cm2。

PP/PA1010共混物的形态结构及力学性能的研究

利用红外光谱、扫描电子显微镜和力学测试等方法，研究了甲基丙烯酸环氧丙酯（ＧＭＡ）熔融接枝聚丙烯ＰＰｇＧＭＡ对不同组成的ＰＰ／ＰＡ１０１０共混物形态结构和力学性能的影响。结果表明，在ＰＰ／ＰＡ１０１０共混体系中加入ＰＰｇＧＭＡ后，改善了ＰＰ与ＰＡ１０１０的相容性，对该共混体系的力学性能有明显提高。

纤维分子结构与蠕变性能的关系

测试分析了几种不同纤维的蠕变性能,研究了分子结构对纤维蠕变性能的影响。分析结果表明,超高分子量聚乙烯纤维的蠕变中,普弹形变和高弹形变部分很少,主要为分子间滑移造成的粘流形变部分;而粘胶强力丝、聚丙烯腈炭纤维原丝和高性能涤纶丝的蠕变中粘流形变较少,这是由于分子间的结构差异造成的。

原位聚合制备聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料及其结构性能表征

首先制备MMT/MgCl2/TiCl4插层催化剂,并通过原位聚合的方法制得聚丙烯(PP)/蒙脱土(MMT)纳米复合材料。XRD和TEM分析结果表明,蒙脱土在聚丙烯基体中被剥离并成纳米级分散。在低于80℃左右时,PP/MMT纳米复合材料的储能模量明显高于纯聚丙烯的储能模量,PP/MMT复合材料的玻璃化温度比纯PP提高了2℃～5℃。

聚乙烯-尼龙共混材料的相容性及性能研究

考察了不同种类和含量的相容剂对聚乙烯(PE)/尼龙(PA)两相共混物的熔融结晶行为、两相形貌和力学性能的影响。结果表明:PE接枝马来酸酐(PE-g-MAH)和POE接枝马来酸酐(POE-g-MAH)都使得PE和PA的结晶峰相互靠近,并且随着含量增加,两者的熔融峰呈现融合的趋势。两种接枝物都能使得共混物中PA6团聚颗粒的尺寸减小,孔洞减少,相界面模糊。PE接枝马来酸酐和POE接枝马来酸酐都能提高共混材料的拉伸强度和冲击强度。

EPDM-g-MAH对PPO/PA6共混体系结构与性能的影响

通过双螺杆熔融反应挤出，获得了马来酸酐化的三元乙丙橡胶（EPDM—g—MAH），并将其与聚苯醚（PPO）、尼龙6（PA6）共混，制备了PPO／PA6／EPDM三元共混合金。研究了弹性体EPDM-g-MAH中MAH用量以及EPDM—g—MAH用量对PPO／PA6共混体系力学性能和相态结构的影响。结果表明：EPDM—g—MAH中MAH用量在1％～2％范围内，可显著改善EPDM与PPO／PA6共混体系的相容性，大大提高共混合金的韧性；在三元共混体系中，随着弹性体EPDM—g—MAH用量的增加，冲击强度和断裂伸长率提高，但拉伸强度降低。

相变微胶囊壁材结构与力学强度及密封性的关系

以密胺树脂及改性密胺树脂为壁材,正十四烷为芯材,制备一种具有复合结构壁材的相变微胶囊。通过IR、XPS、SEM、TG和XRD等手段对微胶囊的结构和性能进行了表征,研究了微胶囊壁材结构与力学强度及密封性的关系。

微观结构对超疏水表面润湿性的影响

润湿性是衡量超疏水表面疏水强弱的最重要特征之一,而微观结构与超疏水表面的润湿性有着密切联系。本文讨论了导致超疏水现象的两种理论模型——Wenzel模型和Cassie模型,并运用模型分析了微观结构的几何参数对超疏水表面表观接触角的影响。分析表明,在制备超疏水表面过程中应使表面状态满足Cassie模型,并可以通过改变微观结构的几何参数来控制表面润湿性,获得具有较大表观接触角的超疏水表面。

二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的结构表征及应用

在引发剂过硫酸铵 (APS)的作用下 ,二甲基二烯丙基氯化铵 (DMDAAC)和丙烯酰胺 (AM)通过共聚合反应合成了一种新的阳离子型聚合物。在n(DMDAAC)∶n(AM) =2∶1、c(APS) =2 0×1 0 - 2 mol L、t=60℃、t=3h的条件下 ,所得共聚物的阳离子度 (聚合物链节中阳离子单体的链节所占摩尔分数 )为 45%、相对分子质量为 4 7× 1 0 6 、产率达 96%。用红外光谱对聚合物的结构进行了表征 ,同时对聚合物的絮凝与脱水作用也进行了实验。

微晶交联网络结构对增塑聚氯乙烯性能的影响

研究了温度对ＰＶＣ断裂伸长率、拉伸强度及加热形变量（针入度）的影响，发现与未增塑ＰＶＣ相类似，增塑ＰＶＣ在９０℃左右出现断裂伸长率最大值；增塑ＰＶＣ的形变量随ＰＶＣ聚合度（结晶度）的增加而减小，软化温度则上升。对于退火处理的增塑ＰＶＣ，形变在退火温度所对应的重结晶熔融温度范围出现转折。认为以上实验结果与增塑ＰＶＣ中微晶交联网络结构的存在及其在升温条件下的破坏有关，提出了增塑ＰＶＣ的微晶交联结构物理模型。根据经典的橡胶弹性理论，计算了交联网络中交联点之间平均分子量（Ｍｃ），发现Ｍｃ随ＰＶＣ聚合度（结晶度）的增加而减小。

功能化离子液体对纤维素的溶解性能研究

功能化离子液体氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑盐是纤维素的新型良溶剂,在70℃时微晶纤维素的溶解能力达到5%～7%。向离子液体纤维素溶液中加入去离子水可获得再生纤维素。用XRD,FT-IR和TGA对再生纤维素进行了表征,IR和XRD数据表明,功能化离子液体是纤维素的直接溶剂,但TGA数据则表明再生纤维素的热稳定性有所降低,热失重残留物有所增加。对溶解机理进行了初步讨论。

同步互穿和顺序互穿对PU/EPIPN性能及微结构的影响

分别采用同步互穿和顺序互穿的方法制备了光固化型的聚醚氨酯（ＰＵ）与环氧树脂（ＥＰ）的互穿网络聚合物（ＩＰＮ）。经应力－应变、热学性能测试，光学显微镜的观察表明，同步ＩＰＮ比顺序ＩＰＮ 的强迫互容作用大、相畴尺寸小、力学性能好。正协同效应更显著，而热稳定性与网络的互穿程度关系不大。

聚醚酰亚胺耐热大分子偶联剂增强增韧石英纤维/含硅芳炔复合材料

设计并制备了一种新型乙炔基封端聚醚酰亚胺大分子偶联剂(BDA-K),探究了其对石英纤维(QF)/含硅芳炔(PSA)复合材料界面增强增韧的效果.在常温下,加入大分子偶联剂的复合材料层间剪切强度、弯曲强度和缺口冲击强度分别提高了54.1%,59.0%和23.8%;在250℃时,层间剪切强度和弯曲强度保留率分别达到89.0%和89.6%,500℃时保留率分别达到63.3%和67.9%.傅里叶变换红外光谱和X光电子能谱分析结果表明,BDA-K参与PSA的交联固化,与QF发生有效化学键合;热重分析(TGA)结果表明,由于BDA-K的分子结构中引入耐热官能团酰亚胺环等,使其大分子偶联剂的T_(d5)达到489℃;扫描电子显微镜(SEM)结果表明,柔软的大分子层提供了适中的界面结合,使强度和韧性都得到提高.

离聚体对PBT/PC共混体系结构与性能的影响

讨论了离聚体Ｓｕｒｌｙｎ９０２０对ＰＢＴ＼ＰＣ共混体系的结构及其缺口冲击性能和结晶行为的影响。共混体系中加入适量离聚体，可使其缺口冲击强度有较大提高，ＰＢＴ、ＰＣ间的界面相容性得到改善。ＤＳＣ、ＷＡＸＤ测试表明，离聚体的加入使共混体系的最大结晶速率有所增大，动力学结晶能力基本不变，体系保持了快速结晶的特性，且共混体系的结晶度略有提高。但是，当离聚体的含量较高（≥１５ｐｈｒ）时，共混体系的力学性能和结晶行为都受到不利的影响。