聚(3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯)/聚乳酸纤维的制备及其性能

聚(3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯)(P34HB)是极具前景的生物基可降解材料,但结晶慢且加工黏度大等因素使其难以直接熔纺制备纤维。左旋聚乳酸(PLLA)与P34HB化学结构相似,加工温度接近,与P34HB具有协同增强作用。采用熔融纺丝法制备P34HB含量为30%的P34HB/PLLA纤维,研究纤维的力学性能、热稳定性能以及结晶性能。结果发现,2000 m/min的卷绕速率下制备的P34HB/PLLA预牵伸纤维(POY)经1.40、1.75倍牵伸和定形后得到的全牵伸纤维(FDY-1和FDY-2)的断裂强度分别为1.66、2.29 cN/dtex,断裂伸长率分别为33.3%、28.8%;差示扫描量热仪(DSC)测试结果显示,POY、FDY-1、FDY-2结晶度分别为62.51%、62.05%、61.36%;XRD衍射仪测试结果也表明POY的结晶度与FDY结晶度相近,这表明在POY成形过程中,纤维中的结晶已经接近完成,P34HB提高了PLLA结晶效率。

强韧化聚(3⁃羟基丁酸⁃co⁃3⁃羟基戊酸酯)/聚碳酸酯共混物的制备及耐久性研究

以聚(3⁃羟基丁酸⁃co⁃3⁃羟基戊酸酯)(PHBV)作为基体,通过共混聚碳酸亚丙酯(PPC)后进行固相拉伸,制备强韧化PHBV/PPC复合薄膜;通过万能拉伸试验机、小角/广角X射线散射仪、场发射扫描电子显微镜、差示扫描量热仪对共混物进行表征。结果表明,当固相拉伸温度为55℃、拉伸速率为300 mm/min,拉伸倍率为3时,对比未拉伸样品,断裂伸长率提高约为66%,拉伸强度提高约为642.9%。当拉伸倍率为3时,取向度从0.88%提升到38.96%,还有效促进了聚合物的结晶,对PHBV的耐久性产生了正向作用,使得其性能更加稳定,对比未拉伸样品有了明显提升:未拉伸样品的韧性下降95%,固相拉伸3倍的样品的韧性下降46%。

聚乳酸/聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)共混纤维的结构及其织物染色性能

聚乳酸(PLA)与聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)共混纺丝是改善聚乳酸(PLA)纤维的耐热性和柔韧性的方法之一。为了揭示共混纤维结构对其织物染色性能的影响规律,借助热重分析仪、差示扫描量热仪、X射线衍射仪等手段分别对共混纤维和PLA纤维的微结构和热性能进行分析。采用高、中、低温3类分散染料,对2类纤维织物的染色升温速率曲线、提升性和各项染色牢度等性能进行了比较。结果表明:共混纤维中PLA与PHBV两相分离,PLA相具有与PLA纤维相似的晶型结构,其结晶度较高,而PHBV相中形成较低的结晶;与PLA纤维相比,共混纤维的熔点较高,玻璃化温度稍低,因此其能在较低的温度下达到上染平衡;在相同的染色条件下,共混纤维织物的表观染色深度几乎是PLA织物的2倍;2类纤维织物的耐皂洗色牢度性能均不够理想。

聚(3-己基噻吩)-聚苯乙烯嵌段共聚物的一锅法制备

采用具有聚苯乙烯高分子链为配位基团的聚合催化剂,催化2,5-二溴-3-己基噻吩单体进行Kumada缩聚反应,利用一锅法制备了聚(3-己基噻吩)-聚苯乙烯嵌段共聚物。结果表明:采用一锅法,在室温、常压条件下进行一步聚合直接生成嵌段共聚物,反应过程简单,聚(3-己基噻吩)与聚苯乙烯嵌段对接率接近100%;与聚(3-己基噻吩)相比,聚(3-己基噻吩)-聚苯乙烯嵌段共聚物的结晶性能更好。

聚(3-羟基丁酸-3-羟基戊酸酯)改性涤纶长丝的降解性能

针对涤纶(PET)长丝难降解的问题,以聚(3-羟基丁酸-3-羟基戊酸酯)(PHBV)为改性剂,以PET为基体材料,采用熔融共混纺丝法规模化制备PHBV/PET复合长丝,并利用热降解和土壤降解2种方式探究PHBV改性PET长丝的降解性能。借助扫描电子显微镜、同步热分析仪、红外光谱仪及纤维强力仪等对降解前后复合长丝进行表征,评价其结构、力学及降解性能,并对降解过程中复合长丝分子链的变化进行分析。结果表明:添加质量分数为1%PHBV制备的PHBV/PET复合长丝具有较好的力学特性,其断裂强度为1.69 cN/dtex;此外,PHBV/PET复合长丝在热降解及土壤包埋下均可实现降解,且随着PHBV质量分数的增加,复合长丝的侧基、支链更容易移动,降解效果好。该PHBV/PET复合长丝可作为新型环保材料替代部分PET长丝在相关应用领域中应用,对环境保护起到一定的改善作用。

活化过氧化氢用于甲苯光催化氧化的3-溴噻吩基共轭有机聚合物

以3-溴噻吩单体和粉体氧化铜为原料,采用FeCl3氧化偶联的方法制备负载氧化铜的聚(3-溴噻吩)光催化剂(thBr-CuO)。负载氧化铜后,thBr-CuO的光吸收能力与光生载流子利用率得到明显改善。可见光下,thBr-CuO催化甲苯转化的速率达到0.69 mmol/(g·h),高于初始聚(3-溴噻吩)。猝灭实验与香豆素荧光探针法证实该光催化过程中的主要活性物种为光生空穴与羟基自由基。通过光生电子-空穴对的有效分离以及对过氧化氢的高效利用,3-溴噻吩基共轭有机聚合物的光催化性能显著提升。

生物可降解PPC/P34HB共混物制备与性能

采用熔融共混的方法制备了不同质量比的聚碳酸亚丙酯/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)共混物(PPC/P34HB),分析了P34HB添加量对共混物性能的影响。结果表明,PPC共混物的韧性随着P34HB的加入逐渐增大,当其添加量为30%时,冲击强度提升了271.4%。由复合材料流变性能测试可知,P34HB由于含有侧甲基,将其引入体系中提高了共混物的储能模量和损耗模量,降低了其复数黏度,改善了材料的加工性能。热失重结果表明,P34HB的引入,提高了共混物的初始分解温度。由其微观形貌可知,断面表面从光滑表面最后转变为“海岛”结构,证明材料韧性得到了改善。

“聚(3-己基噻吩)性质表征”应用于聚合物现代仪器分析实验教学的探讨

聚(3-己基噻吩)(P3HT)是一种重要的导电聚合物,其化学结构、光物理性质、相对分子质量、结晶性、热稳定性及表面形貌等测试表征涉及的仪器非常广泛。文章分析了以“聚(3-己基噻吩)性质表征”作为聚合物现代仪器分析实验课程基本实验的可行性及优势。认为该综合实验贯穿于聚合物现代仪器分析的实验教学,可使实验分为四个方面相关的内容,“波谱分析法”、“凝胶渗透色谱法”“热分析法”“电子显微镜”等有机结合,不仅能帮助学生掌握各种相关仪器的使用原理及分析方法,又能使他们直观清晰地了解各种方法的关联性及独立性,并且在教学过程中结合了科研实际需求,将理论知识与实践紧密结合起来。

没食子酸在Nafion/单壁碳纳米管/聚(3-甲基噻吩)复合膜修饰电极上的电化学行为及测定

制备了Nafion分散羧基化的单壁碳纳米管/聚（3-甲基噻吩）复合膜修饰玻碳电极（N/S/P/GCE）,研究了没食子酸（GA）在此电极上的电化学行为和测定方法。实验结果表明,在0.1 mol/L pH 3.0的柠檬酸-柠檬酸钠（CBS）缓冲溶液中,N/S/P/GCE融合了SWNTs、P3MT和Nafion三者的优点,可以有效地催化没食子酸的电化学氧化,增强其氧化峰电流。在最佳实验条件下进行定量测定,GA的氧化峰电流与其浓度在4.0×10-7~4.0×10-6mol/L和6.0×10^-6~6.0×10-5mol/L两个范围内呈良好线性关系,相关系数分别为0.998 3和0.999 6,检测下限可达8.0×10-8mol/L GA。该方法可用于绿茶饮料中没食子酸含量的测定。

聚乳酸/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/改性高岭土纳米复合材料的结晶、动态力学及流变行为

为提高聚乳酸(PLA)/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)(P(3HB-co-4HB))基体的综合性能,采用熔融共混法制备聚乳酸/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/改性高岭土(modified kaolin)纳米复合材料。利用DSC、DMA、旋转流变仪、扫描电镜(SEM)等对复合体系的结晶、动态力学性能、流变行为、表面结构等进行了研究。结果表明:复合体系的冷结晶温度逐渐变小,降低了12.5℃,结晶能力有所提高。此外,结晶度由21.65%增加到35.22%,提高了62.68%。DMA结果显示,随着改性高岭土添加量的增多,复合体系的储能模量E′和玻璃化转变温度出现先增大后减小的变化。熔融态下,复合体系的黏度随剪切速率的增大而减小,属假塑性流体。当体系中改性高岭土添加量为4%时,材料的缺口冲击强度有明显的改善。利用SEM发现,少量改性高岭土可以均匀地分散在PLA/P(3HB-co-4HB)基体中并能显著提高复合体系的韧性。

离子液体中聚(3-溴噻吩)的电化学合成和电色效应研究

以1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体[BMIM]PF6既作为溶剂又作为支持电介质,通过恒电流、循环伏安等方法制备聚(3-溴噻吩)(PBrT)膜.采用红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对PBrT膜的结构和形貌进行表征,用热重和差热分析法(TG-DTA)研究聚合膜的热稳定性,并利用紫外-可见光谱(UV-Vis)、计时电流和计时吸收曲线研究该聚合膜电化学和电致变色的特性.研究结果表明,与传统方法比较,在离子液体[BMIM]PF6中制备的PBrT膜更致密、光滑,具有良好的氧化还原可逆性和充放电能力,电活性高,热稳定性好.以该方法制备的PBrT膜颜色变化明显,响应时间快(0.5s),同时由于离子液体具有电位窗宽、导电率高、可循环利用等优点,因此在电化学聚合等方面具有良好的应用前景.

聚丁二酸丁二酯/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/纳米高岭土熔融共混力学性能、流变及降解行为研究

用熔融共混挤出法制备的聚丁二酸丁二酯(PBS)/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[poly(3HB-co-4HB)]/纳米高岭土(nano Kaolin)复合降解材料;利用万能拉力机、旋转流变仪和SEM对其力学性能、流变行为、微观结构及降解性能进行研究。结果表明,PBS/poly(3HB-co-4HB)/nano Kaolin(100/10/8)复合降解材料的缺口冲击强度、断裂伸长率达到最大,此后随着nano Kaolin质量百分比增加,而呈下降趋势;在室外自然条件下,经过土埋一段时间后的降解实验,PBS/poly(3HB-co-4HB)/nano Kaolin(100/10/12)复合材料发生了明显的降解,复合降解材料的失重率也已经降到64%左右,说明材料的降解性能较好;纳米复合降解材料熔融剪切储能模量(G′),剪切损耗模量(G″)随着频率的增大呈单增趋势。

柠檬酸三乙酯改性聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)的性能研究

用熔融模压法制备了柠檬酸三乙酯(TEC)增塑的4HB含量不同的聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3HB-co-4HB)]共混物,用差示扫描量热仪(DSC)、广角X射线衍射仪(WAXD)和拉伸试验对共混物的热性能、结晶结构和力学性能进行了表征,考察了增塑剂TEC的用量和4HB含量对共聚酯性能的影响。结果表明:随着TEC用量的增大,P(3HB-co-17%4HB)共聚酯体系的结晶度减小,其熔融温度、玻璃化温度和结晶温度降低,屈服强度、断裂强度及模量也降低,屈服伸长率增大;随4HB含量的增大,相同用量的TEC共混体系的熔点、玻璃化温度和结晶温度降低,屈服强度、断裂强度和模量减小。

聚(3-辛基噻吩)的溶致变色、热致变色及发光性能

采用三氯化铁法合成了聚(3 辛基噻吩)(P3OT),利用核磁共振氢谱确定产物中含有摩尔分数为60%的头尾(HT)结构。通过改变良溶剂三氯甲烷与不良溶剂甲醇的体积配比,研究了P3OT的溶致变色行为,P3OT的紫外吸收峰随着甲醇用量的增加发生红移,在φ(CH3OH)=70%时,吸收峰从纯三氯甲烷溶液的435nm红移至490nm。在室温和0℃下,研究了紫外-可见吸收光谱随温度的变化,温度降低,P3OT的吸收峰发生蓝移。以400nm的光激发P3OT的三氯甲烷溶液,在573nm处得到了稳定的发射峰。

聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)的性能

采用毛细管流变仪、差示扫描量热仪、热失重分析仪及偏光显微镜(POM)研究了聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3HB-co-4HB)]的流变性能、热性能及结晶性能。P(3HB-co-4HB)熔体属于典型的假塑性流体,剪切应力与剪切速率关系符合Ostwald-de Wale幂率定律,熔体表观黏度与温度的关系符合Arrhenius方程:P(3HB-co-4HB)的玻璃化转变温度约为-10℃,熔点在100～120℃,降解温度约为205℃;POM观察发现,P(3HB～co-4HB)在约78℃时球晶半径径向生长速率最大。

聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/POSS共混体系的性能

采用熔融模压法分别制备了聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3HB-co-4HB)]和两种多面体笼型硅氧烷(POSS)[八异丁基倍半硅氧烷(OIBS)和八氨基苯基倍半硅氧烷(OAPS)]的共混物,考察了不同含量的OIBS,OAPS对共混体系性能的影响。结果表明,两种POSS都起到成核剂的作用。OIBS,OAPS的质量分数小于1%时,可以提高体系结晶温度,力学性能;随着OIBS,OAPS质量分数的提高,成核性有所增加,但因分散性变差,体系热稳定性和力学性能变差。由于OAPS的活泼氨基可与P(3HB-co-4HB)发生化学反应,改性效果较OIBS优。

聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)熔融接枝马来酸酐的研究

采用熔融接枝法制备P(3HB-co-4HB)-g-MAH。通过接触角测定仪、偏光显微镜、扫描电子显微镜和电子万能试验机等研究了MAH和BPO的用量对共聚物接枝率的影响,考察了P(3HB-co-4HB)接枝前后接触角、结晶形态、力学性能的变化,P(3HB-co-4HB)及其接枝物与木粉共混物的力学性能等。结果表明:随着MAH及BPO用量的增加,接枝率呈先增大后降低的趋势;与纯P(3HB-co-4HB)相比,P(3HB-co-4HB)-g-MAH的接触角明显减小,亲水性提高,球晶尺寸变小,缺口冲击强度显著提高;P(3HB-co-4HB)-g-MAH/木粉共混材料的力学性能优于P(3HB-co-4HB)/木粉共混材料。

可生物降解聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/层状?-磷酸锆纳米复合材料的制备及性能

以可生物降解聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3,4)HB]为基体,有机改性层状化合物α-磷酸锆(OZrP)为增强相,采用溶液插层法制备了P(3,4)HB/OZrP纳米复合材料。分别用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、偏光显微镜(POM)、热重分析仪(TGA)和差式扫描量热仪(DSC)等对其微观结构、热稳定性、结晶行为及降解性能进行了表征与分析。研究表明,具有纳米片层结构的OZrP能均匀分散在P(3,4)HB基体中形成纳米复合结构,OZrP能通过异相成核作用促进P(3,4)HB的结晶,并能促进P(3,4)HB的降解,但降低P(3,4)HB的热稳定性。

纳米纤维素晶须增强生物聚酯P(3,4)HB复合材料

由于纳米纤维素晶须(CNW)表面含有丰富的羟基,亲水性强,制约了其在疏水性聚合物体系中的应用。本研究以硅烷偶联剂KH-550对纳米纤维素晶须进行改性,降低其表面的亲水性,再以改性后的纳米纤维素晶须(STCNW)为增强相、可生物降解聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3,4)HB]为基体,采用溶液浇铸法制备P(3,4)HB/STCNW纳米复合材料。通过傅里叶变换红外光谱、X-射线衍射仪、接触角测试、扫描电镜、偏光显微镜、拉伸测试和热重分析仪等对其微观结构、表面形貌、结晶行为、力学性能和热稳定性等进行表征与分析。结果表明:改性后的纳米纤维素晶须具有良好的疏水性,可均匀分散在P(3,4)HB基体中形成纳米复合结构,能促进P(3,4)HB结晶的形成,提高基体的拉伸强度和弹性模量等力学性能,但热稳定性稍差。

成核剂对聚(3-羟基丁酸酯-co-4羟基丁酸酯)性能的影响

分别以氮化硼（BN）、BRUGGOLENP250、CaCO3和Tm-3为成核剂,用熔融模压法制备了聚（3-羟基丁酸酯-co-4羟基丁酸酯）[P（3HB-co-4HB）]样品,借用偏光显微镜（POM）、差示扫描量热（DSC）、热重分析（TGA）和扫描电镜（SEM）等考察了成核剂种类及用量对P（3HB-co-4HB）结晶形态、熔点、热分解温度、力学性能及断面形态的影响。结果表明,各种成核剂均能有效细化P（3HB-co-4HB）的球晶尺寸,提高其熔点及热分解温度;当成核剂BN的质量分数为5‰~8‰时,P（3HB-co-4HB）的综合性能最好。