手性聚炔基偶氮苯液晶聚合物的合成及其性能

以二氯二铑双降冰片二烯为催化剂,制备了手性聚炔基偶氮苯聚合物,其手性中心一端与主链直接相连,另一端通过醚键与偶氮苯连接。通过引入不同长度的间隔基和偶氮苯端基,调节手性碳与偶氮苯基团之间的距离,对两种手性聚炔基偶氮苯聚合物的液晶性进行了调控。使用紫外-可见吸收光谱测试了两种手性聚炔基偶氮苯聚合物溶液的光异构化性能,用圆二色光谱表征了聚合物溶液在紫外光和蓝光照射下手性信号的变化,并对手性聚炔基偶氮苯衍生物薄膜的液晶性质、光异构化和手性光学性质进行了研究。结果表明:两种手性聚炔基偶氮苯聚合物的手性光学性质不受紫外光和蓝光的影响。在薄膜中,偶氮苯与手性部分的相互作用导致光异构化会影响聚乙炔主链和侧链的螺旋排列,利用紫外光和蓝光的照射,实现了对手性聚炔基偶氮苯衍生物薄膜手性信号的控制。

共轭聚合物“电子舌”检测四环素类抗生素

通过将6种共轭聚合物(CPs)与水性聚氨酯(WPU)物理共混,制备了WPU包覆的荧光传感阵列,用以检测水中的四环素类抗生素(TCs)。WPU与CPs共混后制备的薄膜阵列形状规则,荧光亮度高且稳定。WPU基体在溶胀后,存在泡孔状的孔道结构,增大了附着于其中的CPs与水中待测物TCs的接触概率,增强了阵列的荧光响应。通过相机捕捉检测前后的荧光照片,并提取照片的红绿蓝(RGB)值,获得了18维向量数据库。通过主成分分析(PCA)和线性判别分析(LDA)等方法对数据进行降维处理。结果发现该荧光传感阵列具有良好的区分不同结构TCs的能力,LDA模型的分析预测准确度可达100%。这种WPU包覆CPs的荧光检测阵列具有制备便捷、成本低和稳定性好等优点,可望作为环境检测中的“电子舌”,检测并甄别水体中的污染物如四环素类抗生素。

高分子材料基因组研究进展

改变传统专家系统分析的方法,运用信息学中的科学计量方法,即基于信息学的第四研究范式,客观、全面地分析了高分子材料基因组领域的现状和发展趋势。研究表明,该领域已经进入了“快速发展期”,形成了一些稳定产出的学术团队。目前的研究热点主要集中于机器学习策略在高分子材料中的应用,并且在光电材料、高分子电介质材料、高分子纳米复合材料、高性能复合材料和高分子生物材料上取得了一定的进展。最后,结合目前的研究进展探讨了高分子材料基因组未来的发展方向。

化学键合法制备长效抗菌聚对苯二甲酸乙二醇酯材料及其性能

通过化学反应将抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍(PHMG)键合到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基体上,制得抗菌剂质量分数为15%的PET抗菌母料(PET-g-PHMG),PHMG与PET的键合效率达93.7%.透射电子显微镜(TEM)结果表明,化学键的键合作用提高了PHMG与PET的相容性,使得极性的PHMG以纳米尺寸均匀分布在PET-g-PHMG中.在PET基体中添加少量PET-g-PHMG,可制成不同抗菌剂含量的PET样品,抗菌母料PET-g-PHMG的添加可抑制PET基体的降解,提高抗菌PET样品的特性黏度.所得抗菌PET样品对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均在99%以上,即使反复水洗,抗菌性能也无明显降低.该抗菌PET样品具有良好的可纺性,通过熔融纺丝可以制成抗菌PET纤维,其抗菌性能具有耐水洗性,抗菌动力学测试结果表明,该抗菌PET样品对革兰氏阴性和阳性细菌还具有较快速的杀灭作用.

酰胺链硅烷界面结合剂对尼龙66/玻纤复合材料性能的影响

采用熔融挤出共混制备了尼龙66(PA66)/玻璃纤维(GF)复合材料,比较了常用硅烷偶联剂KH550与不同有机酸封端的酰胺链硅烷界面结合剂(ASI)对复合材料的力学性能、动态力学性能及界面层结构的影响,探究了复合材料中界面层形成的机理。结果表明,ASI与玻纤表面反应发生了化学反应,ASI添加量为1.5%时,对PA66/GF复合材料的力学性能改善效果最明显,其中,以对苯二甲酸封端,相对分子质量为2000左右的PTA-ASI使PA66/GF复合材料的界面能力提升最高,拉伸强度提高了54.8%,复合材料的综合性能提高最为显著。

凹凸棒土/三元乙丙橡胶纳米复合材料的制备与性能

采用机械共混法制备了凹凸棒土/三元乙丙橡胶纳米复合材料,通过红外光谱、扫描电镜和X射线荧光光谱分析了凹凸棒土的结构,考察了凹凸棒土添加量对复合材料硫化性能、力学性能以及断面形貌的影响。结果表明,改性后的凹凸棒土在三元乙丙橡胶基质中能形成良好的聚合物-填料界面,显示出优异的增强效果,使得复合材料具有了较好的综合性能。

烃链功能改性剂对三元乙丙橡胶/凹凸棒土复合材料性能的影响

采用机械共混法制备三元乙丙橡胶(EPDM)/凹凸棒土(AT)复合材料,考察了不同结构的烃链功能改性剂对复合材料硫化性能、力学性能和应力松弛行为及相结构的影响,探究3种烃链功能改性剂对凹凸棒土在复合材料中分散作用的机理。结果表明,改性剂锚固在AT表面并与EPDM有良好相容性,使AT在EPDM中有更好分散性。改性剂添加量为AT的1%时,对EPDM/AT复合材料的力学性能改善效果最明显,其中,以胺基为端基,相对分子质量为2000左右的改性剂使EPDM和AT两相的界面结合性最好,复合材料的拉伸强度提高了304.34%,综合性能提高最为显著。

β-环糊精星形聚合物负载苯丁酸氮芥性能

通过原子转移自由基聚合,以溴化改性β-环糊精为引发剂,合成了星形聚合物β-环糊精-聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(β-CD-PDMAEMA).采用红外光谱和核磁共振氢谱确定了星形聚合物的结构.分别在乙醇和水介质中,以β-CD-PDMAEMA为载体负载抗癌药物苯丁酸氮芥(CLB).通过紫外吸收光谱分析比较了2种介质中β-CD-PDMAEMA对CLB的载药效率及在37℃、不同p H值下的体外释药性能,分析了释药机理.结果表明,与乙醇相比,以水为介质时CLB能更多地通过主客体作用进入星形聚合物内核β-CD的疏水空腔,从而有更高的载药率,药物突释期短、突释量少,具有持续、高效的释放性能. CLB的释放属于扩散控制机理,PDMAEMA臂的质子化程度影响释药速率和累积释药量,表现出明显的p H响应性,酸性环境更有利于CLB的释放.

水性聚氨酯/聚邻氨基苯磺酸修饰碳纳米管复合材料的制备与性能

采用原位聚合法合成出聚邻氨基苯磺酸修饰多壁碳纳米管(PASANT)。进而,以PASANT为导电填料,以水性聚氨酯乳液(WPU)为基体,采用溶液共混法制备WPU/PASANT复合材料,研究表明,PASANT能够均匀地分散在水性聚氨酯乳液中。PASANT与WPU复合后,PASANT表面的-NH基团与WPU中的羰基(尤其是脲羰基)形成了氢键,复合材料的导电性和力学性能均得以提高。当PASANT的含量为5%时,复合材料的电导率和拉伸强度比纯水性聚氨酯分别提高6个数量级和465%。

用于锂离子电池正极材料的分级孔碳/2，5-二巯基-1，3,4-噻二唑/聚噻吩三元复合物

采用酚醛树脂为碳源,纳米碳酸钙为二次成孔剂,通过煅烧、刻蚀、KOH活化等工艺制备出活化分级孔碳(aHPC).在此基础上,以aHPC为模板,通过溶液浸渍制得活化分级孔碳/2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑(aHPC/DMcT)复合物,然后运用氧化聚合法将聚(3,4-乙烯二氧噻吩)—聚苯乙烯磺酸(PEDOT-PSS)包覆在其表面制备出aHPC/DMcT/PEDOT-PSS复合物.并运用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)和电化学测试等手段对所得复合材料的结构、形貌及电化学性能进行表征.结果显示,KOH活化后,aHPC孔道内的官能基团含量增加了,使得DMcT的负载量增大(52%),且DMcT几乎全部进入到aHPC孔道内.aHPC/DMcT复合物的首次放电容量为236mAh·g^(-1),循环20次后放电比容量仅为65mAh·g^(-1).而aHPC/DMcT/PEDOT-PSS复合物的表面包覆一层PEDOT-PSS导电薄膜,其首次放电容量高达281mAh·g^(-1),20次后的放电比容量为138mAh·g^(-1),容量保持率达49.1%.

脂肪族聚氨酯弹性体/蒙脱土复合材料的制备与性能

使用原位插层聚合法制备了一系列不同有机蒙脱土含量的基于异佛尔酮二异氰酸酯的脂肪族聚氨酯弹性体/蒙脱土纳米复合材料,通过X射线衍射(XRD)、差示扫描量热测试(DSC)、热重分析(TGA)等研究了有机蒙脱土含量对脂肪族聚氨酯弹性体结构与性能的影响。XRD结果表明,成功地合成了聚氨酯/蒙脱土插层型纳米复合材料。TGA结果表明,纳米复合材料的热稳定性随着有机蒙脱土含量的增加而提高。有机蒙脱土对聚氨酯基体有较好的增强和增韧作用,而当有机蒙脱土含量为7%时,纳米复合材料的力学性能最佳。

偶氮苯超支化聚合物的自组装及其光响应性

采用"A2+B2B′"单体的迈克尔加成聚合方法制备了一类新型的偶氮苯超支化聚合物(HPAzoAMAM)。借助扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、动态光散射(DLS)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等研究了HPAzoAMAM在水溶液中的自组装形貌和光响应性。结果表明:所得HPAzoAMAM能够组装成大复合胶束,且在紫外-可见光照射下,该聚合物能够发生可逆的顺反异构。

Bis-GMA复合牙科材料的合成和抗菌改性

以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)修饰聚六亚甲基胍盐酸盐(PHMG),制备端基具有甲基丙烯酸酯基的抗菌改性剂PHMG-GMA。将PHMG-GMA与树脂双酚A-甲基丙烯酸缩水甘油酯(Bis-GMA)、稀释剂二甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯(TEGDMA)、填料纳米SiO2、光引发剂樟脑醌(CQ)混合均匀,经紫外灯固化后得到了具有抗菌性能的复合牙科材料。测试了该材料的抗菌性能,研究了SiO2、PHMG-GMA的加入对紫外透过率的影响。结果表明:随着SiO2含量的增加,材料的紫外透过率下降。当PHMG-GMA的质量分数为1.0%时,复合牙科材料对变形链球菌的抑菌率达到99.99%。

通过Bergman环化聚合反应合成侧链含有苯丙氨酸的手性聚合物

合成了侧链带有手性氨基酸基团的烯二炔化合物,利用烯二炔化合物在加热或者光照条件下能够发生Bergman环化反应生成双自由基这一特点,制备了侧链含有手性中心的手性聚合物。红外光谱和核磁共振结果证实该烯二炔化合物发生了Bergman环化反应,凝胶渗透色谱结果证实获得了高分子量聚合物,圆二色光谱结果证实通过Bergman环化反应制备的聚合物具有主链手性。

聚硅炔酰亚胺树脂及其复合材料的制备与性能

首先通过材料基因组方法(MGA)设计筛选得到了一种具有高耐热性的乙炔基封端聚酰亚胺(ATPI),然后以2,3,3',4'-二苯醚四甲酸二酐、3,4'-二氨基二苯醚、3-氨基苯乙炔3种单体为原料合成了ATPI。利用傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱对ATPI的化学结构进行了表征。通过ATPI与甲基乙烯基含硅芳炔(PSA)树脂共聚,得到聚硅炔酰亚胺(PSI)树脂。利用差示扫描量热仪分析了PSI树脂的热固化行为,确定了其固化工艺。采用热重分析表征了PSI固化物的耐热性,结果显示其质量损失5%的热分解温度(T_(d5))及800℃残碳率(Y_(r800))分别为573℃和85.9%。万能拉力机测试得到PSI浇注体的弯曲强度达到49.8 MPa,比PSA树脂提升了1.5倍。通过模压及热压罐成型工艺分别制备了石英纤维及T800碳纤维增强的PSI复合材料。T800碳纤维增强的复合材料弯曲强度和层间剪切强度(ILSS)分别为1553 MPa和84.1 MPa,在350℃处理100 h后,ILSS基本保持不变,复合材料具有良好的耐热性及力学稳定性。石英纤维增强的复合材料弯曲强度和ILSS分别为539 MPa和37.5 MPa。用网络分析仪对石英纤维增强的复合材料的介电性能进行了表征,500℃处理后材料的介电常数与常温下的数值相近,复合材料的高温介电稳定性较好。

偶氮苯聚合物的光控图案化

将自组装得到的聚苯乙烯胶体晶体,利用反应离子刻蚀和软刻蚀法复形到偶氮苯聚合物膜表面,获得六方非紧密排列的偶氮苯聚合物半球状阵列微图案膜。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)和接触角测量仪等对膜的微阵列结构和表面润湿性能进行了表征。研究了光照对膜微图案结构和润湿性能的影响。结果表明:基于偶氮苯基团的光致取向特性,偶氮苯聚合物膜的微图案在偏振光照射下,可由初始的半球状阵列微结构形变成纺锤状和椭球状等结构,这种微结构的改变可以改变膜表面润湿性,实现偶氮苯聚合物膜表面不同微图案和润湿性能的光照调控。

采用二氯马来酰亚胺与芳香胺的亲核取代聚合反应合成有机多孔聚合物

首先以二氯马来酸酐和1,2-环己二胺为原料合成了卤代烃1,2-双(3,4-二氯马来酰亚胺)基环己烷;然后通过该卤代烃与1,3,5-三(4-氨基苯基)苯的亲核取代聚合反应,制备了一种有机多孔聚合物(POP)。采用扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)、氮气吸附-脱附等测试手段对聚合物的形貌、稳定性以及孔结构进行了研究。结果表明:该多孔聚合物具有独特的棒状结构、优良的热稳定性(初始分解温度达400℃)、较大的比表面积(404m^2/g),且具有多级孔(介孔和微孔)结构。

利用Yamamoto偶联反应合成碱基官能化的共轭聚合物研究

将碱基官能化和共轭聚合物结合起来具有重要的研究意义。本文设计合成了间二溴苯修饰的碱基化合物——二溴苯基腺嘌呤和二溴苯基胸腺嘧啶。采用过渡金属镍催化的Yamamoto反应合成了侧链带有碱基的共轭聚合物。通过核磁、红外、紫外可见光谱、基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF)等方法对所得聚合物进行了分析表征。

玻璃纤维的偶联/接枝改性及其对HDPE/竹粉复合材料性能的影响

通过熔体共混制备了玻璃纤维(GF)增强的高密度聚乙烯(HDPE)/竹粉(BF)复合材料(HDPE/BF)。为了增强GF与基体之间的相互作用,先用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷对GF进行处理,在GF表面引入双建,然后在熔体共混过程中加入少量过氧化二异丙苯,引发双建与基体之间的接枝反应,使GF与HDPE产生化学键合。通过弯曲和冲击实验测试了复合材料的力学性能,通过热失重和维卡软化点表征了复合材料的热性能,并用扫描电子显微镜观察了复合材料的形貌结构。结果表明,通过偶联/接枝的协同改性,GF与基体之间的界面相互作用增强,使HDPE/BF复合材料的力学性能和热性能得到大幅提高。

钛酸钡/苯并噁唑树脂耐高温纳米复合材料的制备和介电性能

合成了一种新型的热固性苯并噁唑树脂-NPBO,并采用化学接枝的方法制备了聚氨酯包覆钛酸钡核壳结构纳米粒子(PU@BT),将PU@BT与NPBO树脂复合,制备了PU@BT/NPBO纳米复合材料。对NPBO的化学结构和热固化行为进行研究,采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察了PU@BT的微观形貌,采用宽频介电谱仪测试了PU@BT/NPBO复合材料的介电性能。研究结果表明:随着PU@BT的体积分数由0提高到10%,复合材料的介电常数大幅提高。当频率为1 kHz时,纯NPBO的介电常数为3.3,而加入体积分数10%的PU@BT后,复合材料介电常数为7.3,相比于纯NPBO,复合材料的介电常数提高了1.21倍。