半生物基尼龙5T/510的非等温结晶动力学研究

以生物基单体1,5-戊二胺为原材料,采用熔融聚合方法制备了半生物基尼龙(PA)5T/510,使用了差式扫描量热仪研究了PA510和PA5T/510及PA5T的非等温结晶行为,分别运用jeziorny方程和莫志深法对其进行了非等温结晶动力学分析。Jeziorny方程分析结果表明,与PA5T和PA510相比,PA5T/510的结晶温度最低,结晶速度最慢。在非等温过程中PA5T/510的结晶生长方式为二维或三维生长,受降温速率影响。莫志深法分析结果表明,在同一结晶度下,PA5T/510的结晶速率较PA510和PA5T更低。通过Kissinger方程计算得到PA5T/510的活化能为-120.4865 kJ/mol,小于PA510(-205.0149 kJ/mol)和PA5T(-252.7622 kJ/mol)的非等温结晶活化能,表明PA5T/510与PA510和PA5T相比,结晶速率最低,结晶能力最弱。

基于二噻吩并吡咯的D-A共轭聚合物的合成及热电性能研究

为探究D-A共轭聚合物中给体单元长度对其热电性能的影响,设计合成了3种含不同给体单元长度的二噻吩并吡咯(DTP)类的D-A共轭聚合物(PDPP-DTP、PDPP-2DTP、PDPP-3DTP),通过电化学表征结合密度泛函理论计算的方法研究了给体单元长度对聚合物能级的影响,并以三氯化铁作为掺杂剂对聚合物薄膜进行氧化掺杂,研究了其光学性质、热电性能及电阻随温度变化的规律。结果表明,随着DTP类给体单元长度的延长,聚合物的HOMO能级逐渐升高,使其更容易氧化掺杂;在相同的掺杂剂浓度下,掺杂后聚合物的电导率随着给体单元长度的延长而升高;PDPP-3DTP的最高电导率达到302.3 S/cm,远高于PDPP-2DTP(106.2 S/cm)和PDPP-DTP(64.7 S/cm);随着给体单元长度的延长,聚合物薄膜的电荷传输能垒逐渐降低,有利于提高掺杂薄膜的电导率;随着给体单元长度的延长,掺杂后聚合物薄膜的塞贝克系数降低;聚合物PDPP-2DTP经掺杂优化后,其热电功率因子最高,其值达到19.4μW/(m·K^(2))。

超高矿化度AM/AMPS共聚物压裂液与交联过程流变学

对不同矿化度、不同盐溶液中AM/AMPS压裂液流变性能及其在超高矿化度时的交联凝胶状态与流变学性质以及交联过程进行了研究。结果表明,AM/AMPS压裂液KCl与CaCl_(2)溶液中黏度与弹性模量下降,且CaCl_(2)的影响更显著;而超高矿化度镁盐溶液对压裂液黏度与黏弹性有增强作用。在超高矿化度的不同盐溶液中,AM/AMPS均可以与有机锆交联剂形成能完全挑挂凝胶,应变扫描结果证明,交联后压裂液表现出典型的凝胶特征。AM/AMPS压裂液在高矿化度盐溶液以及水溶液中的30℃恒温小振幅振荡交联过程可用四参数交联流变动力学方程描述,金属盐离子可以提高凝胶强度,且二价盐的提高更为显著。AM/AMPS压裂液升温小振幅振荡交联过程存在缓速交联与快速交联两个阶段,适当升温有利于交联反应。AM/AMPS压裂液在自来水与一价盐溶液中升温大振幅振荡交联过程与升温小振幅振荡交联过程相似;在二价盐溶液中交联过程受剪切影响较大,适当提高剪切,有利于AM/AMPS压裂液在盐溶液中交联。研究获得了超高矿化度AM/AMPS压裂液新体系,有望为AM/AMPS压裂液工程应用提供指导。

聚偏氟乙烯-b-聚甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯共聚物的合成和凝聚态结构

为了制备综合性能优异的固态聚合物电解质基材,通过碘转移活性自由基聚合(ITP)合成聚偏氟乙烯-b-聚甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PVDF-b-PPEGMA)共聚物。通过1H-核磁共振和凝胶渗透色谱证明了共聚物分子的合成,采用红外光谱和透射电子显微镜分析共聚物的凝聚态结构,并测试共聚物/双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSi)固态聚合物电解质的电导率。结果表明:聚甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PPEGMA)链段的嵌段引入可促进β相聚偏氟乙烯(PVDF)结晶的形成;PVDF和PPEGMA链段热力学不相容,嵌段共聚物存在微相分离,随着PPEGMA嵌段比增加,共聚物由“海-岛”相结构向双连续相结构转变。PPEGMA质量分数为25.5%的嵌段共聚物与锂盐混合(氧化乙烯与Li^(+)物质的量比n(EO):n(Li^(+))为10:1)能达到9.4×10^(-5)S·cm^(−1)的室温离子电导率。

生物基半芳香族尼龙5T/510的制备与性能

以1,5-戊二胺、癸二酸、对苯二甲酸为单体,分别采用熔融缩聚法和溶液预聚-固相后聚法,合成了一系列共聚组成的生物基半芳香族尼龙共聚物(PA 5T/510),利用核磁共振氢谱仪、差示扫描量热仪、热重分析仪、万能拉伸试验机、冲击试验机、热变形维卡软化温度测定仪对PA 5T/510的热性能和力学性能进行了分析。核磁共振氢谱的结果表明,成功制备了不同共聚组成的PA 5T/510;热性能分析显示PA 5T/510存在明显的共聚物异质同二晶行为。当对苯二甲酰戊二胺(5T)的物质的量为20%时,PA 5T/510的熔点、结晶温度、热分解温度随着5T物质的量的增加先下降再上升,且都在伪共晶点处达到最小值207.8,155.8,441.0℃;力学性能分析显示PA 5T/510的缺口冲击强度和弯曲强度在伪共晶点处分别达到最大值14.0 kJ/m2和最小值53.8 MPa。

点击化学法制备羟基改性1,2-聚丁二烯及其对橡胶性能的影响

巯基-烯点击化学具有反应效率高、反应条件温和等特点。1,2-聚丁二烯(1,2-PB)含有侧乙烯基双键,较其他以主链双键为主的聚合物点击活性更高,且有利于制备高羟基官能化的改性PB产物。分别采用过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈和过氧化十二酰为引发剂,2-巯基乙醇为改性剂,利用FTIR、DSC、元素分析等方法研究了引发剂种类和反应条件对1,2-PB点击改性产物结构的影响。实验结果表明,羟基与1,2-双键的反应程度大于50%,玻璃化转变温度提高10.71~13.84℃。同时还研究了羟基改性1,2-PB对白炭黑填充1,2-PB硫化胶性能的影响。

全氟聚醚羧酸分子量的测定方法研究

全氟聚醚羧酸是合成全氟聚醚衍生物的关键中间体之一,平均分子量在500~15000之间,其分子量大小对后续应用至关重要。本文分别采用端基返滴定法和19F核磁共振法间接测定全氟聚醚羧酸的分子量,并对两种检测手段进行比较分析。结果表明,采用端基返滴定法测定全氟聚醚羧酸的分子量,方法可靠且稳定性好,结果准确度高、操作简便。

聚丙烯酸酯共聚物自愈合性能的分子动力学模拟

通过分子动力学模拟方法构建了甲基丙烯酸甲酯(MMA)-丙烯酸丁酯(BA)共聚物微裂纹模型,研究了MMA与BA摩尔比分别为3∶7、4∶6、5∶5和6∶4,温度分别为25℃、50℃和75℃时MMA-BA共聚物的自愈合行为.从MMA-BA共聚物微裂纹模型的密度、均方位移、扩散系数和力学性能等方面评价了MMA-BA共聚物的自愈合性能,并对MMA-BA共聚物膜的自愈合行为进行了实验验证.结果表明,温度越高,MMA-BA共聚物微裂纹模型的愈合速度越快.当MMA与BA摩尔比为5∶5时,MMA-BA共聚物的微裂纹基本消失,自愈合性能最好,修复效率最高,且与实验测试的MMA-BA共聚物膜的自愈合行为变化趋势一致.

颗粒统计平均粒径及其分布的表征

讨论了颗粒形状和大小的表示、粒径测定、平均粒径和粒径分布的表征等问题 ;用实例比较了 3种粒径分布较典型的乳液样品的各种平均粒径差异 ;根据粒子数计算公式的含义分析和统计平均粒径的物理意义 ,认为用于计算粒子数的平均粒径应为体均粒径。

耐高矿化度超支化聚合物滑溜水压裂液减阻与流变性关系研究

滑溜水压裂液是页岩气等非常规油气藏开采的重要材料,为明确高矿化度下聚合物滑溜水压裂液流变性与减阻性能关系,研究了超支化聚合物在不同浓度和不同矿化度下的流变性能,同时在大型摩擦阻力测试装置中测试其压差数据和摩擦阻力性能,在20万矿化度下减阻率可以达到70%左右。分析了聚合物的浓度、高矿化度对超支化聚合物流变性与减阻率的影响。并将计算得到的超支化聚合物在管路中流动的摩擦阻力系数(f)、广义雷诺数(Re)与聚合物溶液流变学参数(n)相关联,建立了表征高矿化度条件下超支化聚合物溶液摩擦阻力系数新方程,并获得了高矿化度下滑溜水摩阻系数与Re的幂律关系式。

磷系阻燃共聚酯的结构与性能

采用磷系阻燃剂2-羧乙基苯基次磷酸(CEPPA)作为第3单体,通过聚合反应制备了含磷的阻燃共聚酯。采用核磁共振、DSC、元素分析和极限氧指数仪表征阻燃共聚酯的化学组成、序列分布、结晶性能、磷含量和极限氧指数。结果表明:大部分CEPPA单元以无规分布的形式共聚到聚酯分子链中,小部分CEPPA单元以短嵌段的形式共聚在聚酯分子链中,且随着阻燃剂含量增加,无规系数变小。由于分子链的规整性下降,与聚对苯二甲酸乙二酯(PET)相比,阻燃共聚酯的Tg和Tm下降,结晶度减小。随阻燃剂含量的增加,极限氧指数值增加,当阻燃共聚酯中的磷含量达到9.08mg/g时,极限氧指数值达到33%以上。

XG-g-PAA/OMMT有机-无机杂化复合高吸水性材料

利用溶液聚合法制备了黄原胶-g-聚丙烯酸/有机蒙脱土(XG-g-PAA/OMMT)有机-无机杂化复合高吸水性材料。当蒙脱土用量为丙烯酸质量的6%时,XG-g-PAA/OMMT的吸水倍率高达882 g/g,吸w(NaCl)=0.9%的水溶液倍率达到106.5 g/g。借助红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜、差示扫描量热仪和热重分析仪对合成产物进行了研究。结果表明,黄原胶分子与丙烯酸发生接枝共聚,蒙脱土的加入改变了XG-g-PAA的晶态结构,使复合高吸水性材料形成的网络空间增大,吸水抗盐性能和热稳定性能提高。通过研究复合高吸水性材料的吸水溶胀过程探讨其吸水动力学机理,表明XG-g-PAA/OMMT的吸水动力学扩散模型主要为non-Fickon扩散。

聚乙二醇／涤纶接枝共聚固-固相转变贮热材料

为了制备热稳定性好、蓄热性能优异的固-固相转变材料(PCM),研究采用化学法合成了聚乙二醇(PEG)/涤纶(PET)PCM。实验结果表明,PEG/PET PCM的热力学性能与PEG的分子量、PEG/PET质量配比以及不同交联体系有关。化学接枝法合成的PEG/PET PCM,最大相变焓可达112.02 J/g,热稳定性提高,热滞后性减小,PEG/PET PCM在众多领域具有广泛应用。

氢化丁苯橡胶氢化度的测定

用水合肼／双氧水／硫酸铜催化体系对丁苯橡胶（ＳＢＲ）胶乳加氢，可制备氢化丁苯橡胶（ＨＳＢＲ）。比较碘量法与ＩＲ法、１Ｈ－ＮＭＲ法测定ＳＢＲ不饱和度及ＨＳＢＲ氢化度的优劣，得到了以四氯化碳为溶剂，反应时间为１．５ｈ，温度为４５℃的碘量法可以较好的测定ＨＳＢＲ氢化度；并用溶度参数相近规则选择和解释试用溶剂。

疏水缔合聚丙烯酰胺临界胶束浓度的测定及微观结构的研究

以胜利油田提供的疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)为主要研究对象,通过电导率法和荧光光谱分析法测定了HAPAM的临界胶束浓度(CMC),用黏度法测定了HAPAM的临界缔合浓度(CAC),并分析了该聚合物的疏水缔合行为和性能.通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和冷冻蚀刻技术观察了不同质量浓度下HAPAM溶液的微观结构.结果表明:该HAPAM分子在溶液中随着质量浓度的增大,疏水缔合作用逐渐增强,进而形成超分子聚集体;随着质量浓度进一步增加,高分子链束相互碰撞、缠绕的几率增加,最终形成网孔密集的空间网络结构.

功能高分子的增粘与乳化性能研究

用胶束聚合法将丙烯酰胺、丙烯酸与自制两亲功能单体进行共聚,合成了三元共聚物,考察了其流变学性质及乳化性能,并通过荧光光谱、扫描电子显微镜对两种功能高分子体系的聚集体结构和溶液中的分子聚集行为进行了研究,并对相应机理进行了分析探讨。研究结果发现,45℃下1500 mg/L的自制功能高分子在矿化度为4 756 mg/L的模拟水溶液中,粘度仍可以达到200 mPa.s。另外,自制功能高分子对模拟水与原油的混合体系具有很强的乳化能力。

改性聚酰胺-胺阴离子树状聚合物的合成与表征

在甲醇为溶剂、投料比n(第四代聚酰胺-胺(PAMAM G4.0))∶n(丙烯酸钠(SAA)或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS))=1∶192、反应温度50℃、反应时间96h的优化合成条件下,以PAMAM G4.0树状聚合物为骨架,分别用阴离子试剂SAA和AMPS为端基改性剂进行Michael加成反应,对PAMAM树状聚合物分子末端基进行修饰改性;并用FTIR,NMR,GPC等方法对产物结构进行表征。表征结果显示,合成的产物为改性PAMAM阴离子树状聚合物,阴离子化程度达到90%以上,且具有较好的单分散性。

聚碳酸酯型聚氨酯/环氧树脂复合聚合物的合成与性能

采用聚碳酸酯聚氨酯（ＰＣＰＵ）与环氧树脂（ＥＰ）合成了一系列ＰＣＰＵ／ＥＰ复合聚合物，通过红外光谱分析研究了ＰＣＰＵ与ＥＰ的反应历程及表观反应动力学，表明两者间发生了接枝反应，受力实验数据表明：当ＰＣＰＵ／ＥＰ＝１０／１００时ＰＣＰＵ／ＥＰ的冲击强度和粘接剪切强度呈现最大值，最佳ＰＣＰＵ／ＥＰ复合聚合物可通过调整ＰＣＰＵ中ＮＣＯ／ＯＨ的比值和ＰＣＰＵ／ＥＰ组成来设计与制备。

聚乙二醇／涤纶固固相转变材料相变性能的调控

采用物理共混和化学方法合成了PEG/PET固固相转变材料(PCM),这种材料在能量储存和温度控制领域有广泛的应用。不同制品对材料的相变性能要求不同。通过对合成方法、交联体系、PEG的相对分子质量及不同相对分子质量PEG共晶和PEG/PET的配比等影响因素的调节来控制该材料的相变性能。

基于二苯甲酮的Schiff碱Fe^(3+)荧光分子探针

以2,4-二羟基二苯甲酮(UV-0)和邻苯二胺为原料合成了Schiff碱荧光分子探针(L),采用FTIR、1HNMR和MS对其结构进行了表征。结果表明:在V(乙醇)∶V(4-羟乙基哌嗪乙磺酸)=95∶5(p H=7.2)缓冲溶液中,L能够通过on-off荧光响应选择性识别Fe^(3+),且几乎不受其他金属离子(Hg^(2+)、Ag+、Pb^(2+)、Cu^(2+)、Ba^(2+)、Cd^(2+)、Zn^(2+)、Ni^(2+)、Co^(2+)、Fe^(2+)、Al^(3+)、Mn^(2+)、Li+、Cr^(3+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、K+、Na+)的干扰。在Fe^(3+)浓度为0~7.0×10-5mol/L时,溶液荧光强度与Fe^(3+)浓度呈现良好的线性关系。L对Fe^(3+)检出限为1.94×10-7mol/L,二者的络合常数为2.026×104(mol/L)-1。