新型Nessler管粘度法和传统方法测定多聚磷酸浓度的比较

通过精确测定浓度范围在110%-119%的多聚磷酸的浓度,配之以理论分析,系统地比较研究了新型Nessler管粘度法和传统的酸碱滴定法、平均链长法的测试精度及稳定性。对于Nessler管粘度法,通过Matlab软件对数据的分析,得到多聚磷酸的粘度-浓度关系曲线,从理论上证明了在多聚磷酸浓度大于115%时该方法具有显著的优越性。同时,通过分析多聚磷酸的粘度-温度关系,定量地估计了控温精度对浓度测试精度的影响。更重要的是通过对Nessler粘度管的改进,大大地提高了多聚磷酸得测试精度及重复性。

磺基甜菜碱型两性离子表面活性剂的合成及其聚合的研究

表面活性剂的化学结构与其物化性能密切相关,两性离子表面活性剂由于其头基阴、阳离子共价键合的特殊结构备受关注。本文以11-溴-1-十一醇和二甲胺为原料,通过甲基丙烯酰氯(MA)和丙烯酰氯(A)的醇解反应引入可聚合基团,最后与1,4-丁磺酸内酯开环反应合成了两种新型的两性离子表面活性剂SB114MA和SB114A,利用核磁共振氢谱表征其纯度较高,计算其产率均可达70%。通过与水和交联剂共混利用紫外光引发自由基聚合实现了可聚合型表面活性剂的固化成膜。红外光谱图中波数为1633 cm-1的碳碳双键在聚合后消失证实了聚合反应的发生。利用扫描电子显微镜和万能试验机表征膜的截面形貌和机械性能,结果表明制备的聚合物薄膜均相且机械性能良好,其断裂强度为2.6 MPa,断裂伸长率为9.2%。

可交联型两性双亲分子的合成及其溶致液晶相结构的研究

本文报道了一种可交联型的两性双亲分子的设计及合成路线,并进一步探究了其溶致液晶相态。以1,10-二溴代癸烷、丙二酸二乙酯为原料,在液晶分子烷基链末端引入两个可聚合甲基丙烯酸酯基官能团,再通过与1,3-丙烷磺酸内酯的季铵化反应合成了可聚合型两性离子液晶基元。通过核磁共振波谱(NMR)确定合成目标产物的化学结构。运用偏光显微镜(POM)表征并分析了该分子在水中的溶致液晶相行为。根据临界堆积参数(Critical Packing Parameter)推测,该分子临界堆积参数CPP介于1/2~1之间,与水共混自组装易于形成层状相。

基于液晶有序结构的高性能纳滤膜的制备

纳滤膜是一种高效的膜分离技术,在整个膜工业领域占据重要地位。研发拥有高度有序水通道结构的纳滤膜,可以针对特定的分离应用,利用既定的纳米结构性质实现需要的分离效果。然而,传统的纳滤膜的性能受限于膜材料、制膜方法,无法精确构建水通道。利用液晶自组装的有序结构来制备高效的聚合物纳滤膜是一种行之有效的策略。各种不同的液晶相态可以用作精确调节纳米结构的模板,并通过灵活地改变其结构及形态,为下一代纳滤膜的研发提供了一种高度可控的制作平台。目前,基于液晶自组装的分离膜的分离尺度在1~2 nm的范围内。我们从两个方面评述了实现制备基于液晶材料的高性能纳滤膜的基本条件。从不同液晶相态的设计原理开始,首先讨论了不同纳米结构在实际传递作用中的固有性质。随后,对近期以薄膜复合膜的形式制作的液晶纳滤膜的报道进行了总结,分析了这些薄膜的性能局限性,为适应更广泛的分离引用,对目前液晶材料的设计理念提出了合理的改进措施。

基于球型正胶束结构的质子交换膜的研究

由两亲分子自组装形成的纳米尺度的微观结构,可以提供精确可控的几何形态及化学环境的离子传输通道。传统的柱状、层状等自组装结构,需额外的取向实现高效的离子传输,并且材料不易获得。本文通过两亲分子的自组装形成球型正胶束结构,形成内在连续离子传输通道,巧妙地规避了取向问题,且材料易获得。为了得到这种自组装结构,设计并合成了一种具有较大的亲水头部、较小的疏水尾部结构的磷酸型可聚合双亲分子(MAC11-PA)。在双亲分子与水共混的体系中加入水溶性交联剂二甲基丙烯酸酯-聚乙二醇(PEG-DMA),利用紫外光引发聚合得到质子交换膜(PMAC11-PA)。通过偏光显微镜和小角X射线散射对质子交换膜的内部结构进行了表征,并利用电化学工作站对薄膜的质子传导进行了测试。结果表明通过偏光显微镜和小角X射线散射的共同表征,证实了“大头小尾”的可聚合型双亲分子MAC11-PA自组装形成了球型正相胶束,具有球型正胶束结构的PMAC11-PA膜在60℃、90%RH的条件下,其质子传导率为1.35×10^(-2) S/cm。球型正胶束结构为两亲分子的自组装用于质子传输提供了一种新思路。