基于硼酸酯键交联水凝胶的研究进展

硼酸酯键是一种特殊的动态共价键,室温下可在短时间内发生键合作用,反应速度快于大多数动态共价键,具有显著自愈合能力。采用合适的物理或化学交联策略,设计基于硼酸酯键交联的水凝胶,可赋予材料优异的理化性能。本文总结了近年来以纤维素等多糖或聚乙烯醇等多羟基聚合物为原料,基于硼酸酯键构筑的具有良好生物相容性的水凝胶,并介绍其所具备的突出性能,综述了其在生物医学领域和柔性电子器件方面的研究进展,为实现水凝胶多功能应用提供思路。

室温自交联环氧酯树脂的制备及性能研究

通过不饱和脂肪酸与环氧分子链上的环氧基和羟基进行酯化反应,制备出不同酯化程度的室温自交联环氧酯。研究了油酸种类、油度、反应温度、反应时间、松香树脂添加量对环氧酯树脂性能的影响。结果表明:当亚油酸与桐油酸的质量比为2∶1、松香树脂的添加量为5%,油度为70%时,制备出的环氧酯树脂干燥性能、硬度等性能最佳;当酯化反应温度为200℃、反应时间为7 h时,环氧酯树脂的合成工艺较为稳定,且制备的环氧酯底漆具有优异的干燥性能、硬度及耐水性能,适用于桥梁、管道、储罐、汽车等设施中钢铁构件的防护,应用前景广阔。

多重自交联水性丙烯酸树脂分散体的制备及性能研究

通过不饱和脂肪酸和N-(甲氧基甲基)丙烯酰胺(NMMA)与环氧树脂(EP-20)反应得到环氧酯,再将环氧酯与乙烯基类单体采用溶液聚合的方式共聚,制备出多重自交联水性丙烯酸树脂分散体。系统研究了环氧酯和甲基丙烯酸的含量,交联单体NMMA、乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯(AAEM)、β-明胶蛋白质、不饱和脂肪酸及制备工艺对树脂涂膜综合性能的影响。结果表明:多重自交联水性丙烯酸涂料具备优异的综合性能,表干时间为28 min,耐水性达14 d,硬度和附着力分别为3H和0级,还表现出良好的耐溶剂性。

聚乙二醇单酯的合成及其在高吸水性树脂中的交联作用

合成了正丁氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯交联剂 ,通过反相悬浮聚合考察了其对高吸水性树脂吸水性能的效果 ,探讨了聚乙二醇分子量等交联剂合成条件与用量对吸水性树脂性能的影响 ,发现聚乙二醇相对分子质量为 40 0～ 80 0时高吸水树脂吸水性能较好 ,吸水倍率为 35 0～ 5 0 0g/g ,吸盐水倍率超过 6 0g/g 。

双酚A双肉桂酸酯光控取向膜

利用双酚A双肉桂酸酯光敏单体在线偏振紫外光作用下发生光交联反应,制备了光控取向膜。制备过程更为简单,不需要高温热处理过程。液晶分子的排列方向与入射紫外光偏振方向垂直。通过紫外光谱和红外光谱分析了光化学反应过程,链聚合反应与异构反应相比,链状聚合反应对于液晶的排列起重要作用。利用偏振红外光谱对取向膜的有序度值计算发现,有序值较小。利用Cano盒测试了方位锚定能的大小为1.28×10-6J/m2。取向膜的热稳定性可以达到90℃。

一种复合改性动物胶粘结剂制备工艺的研究

动物胶粘结剂无毒无害,容易溃散,可以降解,应用前景较广。动物胶直接作为型砂粘结剂的效果不佳,普通动物胶活性低,常温下是固态,不利于混砂,因此需要对它进行改性处理。文中首先确定了水胶比为8∶5,采用Na OH对动物胶进行碱解,其加入量为动物胶质量的6%。然后采用丙烯酸、单糖对动物胶进行改性处理,并通过正交试验得到了各组分的最佳配比(质量比)为:动物胶∶丙烯酸∶过硫酸铵∶糖=50∶15∶1.5∶7.5;改性温度为75℃,改性时间选定为90 min,通过烘干硬化,粘结剂初强度达到2.5 MPa。最后通过红外光谱对改性机理进行理论分析,分析认为改性剂丙烯酸、单糖可与动物胶发生接枝共聚及酯化交联反应,过硫酸铵起到引发剂的作用。

交联型水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的制备及其胶膜性能研究

采用原位聚合的方法,以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚碳酸酯二元醇（PCDL-1000）、1,4-丁二醇（BDO）、2,2-二羟甲基丙酸（DMPA）、丙烯酸缩水甘油酯（GMA）等为主要原料,合成交联型水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液（WPUA）。系统研究了交联剂用量对复合乳液及其胶膜性能的影响,并通过FT-IR、TGA、XRD、SEM表征了复合乳液及其胶膜的结构和性能。结果表明,适度交联能够提高材料的力学性能及耐水性能,当n（GMA）/n（DMPA）=0.1~0.2时,所得WPUA乳液性能稳定,聚合物具有良好的热稳定性及耐水性,吸水率低至5.4%;拉伸强度达到28.9 MPa,较未交联胶膜的拉伸强度提高了173%。

环氧树脂与丙烯酸酯复合改性水性聚氨酯的合成研究

用环氧树脂E-44和甲基丙烯酸甲酯（MMA）复合改性水性聚氨B（WPU），丙烯酸羟乙酯（HEA）与MMA发生共聚反应．制得以丙烯酸酯为核，聚氨酯为壳，HEA为核壳之间桥连的核壳交联型PUA复合乳液。这种复合乳液集中了聚氨酯的耐低温、柔软性好、附着力强，丙烯酸酯的耐水和耐候性好，环氧树脂的高模量、高强度、耐化学性好等许多优点。实验研究结果表明：随着环氧树脂E-44和MMA添加量增大，胶膜硬度、拉伸强度和耐水性逐渐提高，胶膜断裂伸长率和乳液的稳定性则随着降低。当环氧E-44含量为4％，MMA含量为20％-30％时综合性能较好。

酯类交联剂交联丙烯酸钠吸水树脂的紫外引发制备与性能

以部分中和的丙烯酸为原料,分别以乙二醇二甲基丙烯酸(EGDMA)、二甲基丙烯酸甘油酯(GDA)与三乙二醇二甲基丙烯酸(TEGDMA)为交联剂,通过紫外引发合成了聚丙烯酸钠缩乙二醇二甲基丙烯酸(PAANa-E)、聚丙烯酸钠缩二甲基丙烯酸甘油酯(PAANa-GDA)、聚丙烯酸钠缩三乙二醇二甲基丙烯酸(PAANa-TE)3种丙烯酸钠高吸水树脂。考察了交联剂用量、单体体积分数、丙烯酸中和度、辐照时间对树脂吸液率的影响,研究了3种不同链长的酯类交联剂制备的树脂吸液率与温度、pH、盐溶液浓度的关系。采用红外、热失重分析对树脂进行了表征。结果表明:以上3种树脂在最佳条件下吸去离子水率和吸NaCl溶液率分别为2 509,170g/g;2 291,125g/g;3 930,219g/g。其中PAANa-TE的吸液率最高,PAANa-E的吸液率次之,PAANa-GDA的吸液率最低。当极性基团类型相同,数量不同时,PAANa-E、PAANa-TE树脂的吸液率随着交联剂所含醚基数目的增加显著提高。

NEPE推进剂固化交联的流变学研究

采用动态流变学方法研究了硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂的固化历程.结果表明,推进剂固化初期(黏流态)的储能模量(G′)和损耗模量(G″)随时间增加缓慢增大,G′<G″;固化中期推进剂药浆形成凝胶,G′和G″显著提高,且G′逐渐接近并超过G″;固化末期(黏弹态)的G′和G″随时间增大而趋于稳定,G′(～106Pa)明显大于G″(～105Pa).温度升高推进剂的凝胶时间(tgel)缩短,但推进剂在凝胶点和固化结束时的储能模量G′gel(622～781 Pa)和G′∞(831.1×103～868.3×103Pa)的变化不大.推进剂在固化初期(反应控制阶段)符合一级反应动力学关系,推进剂的固化过程符合Hsich动力学模型,由反应速率常数(kc)、凝胶时间(tgel)和特征松弛时间(τ)得到推进剂的表观反应活化能ΔEc,ΔEg和ΔEτ分别为129.6,122.1和120.6 kJ/mol.

高固含量低粘酮肼交联聚丙烯酸酯微乳液的制备及性能

以丙烯酸类单体为聚合单体,采用种子聚合制备了高固含量聚丙烯酸酯微乳液,讨论了乳化剂用量、引发剂用量、软硬单体比例等对乳液粒径及粘度的影响,并用IR、TEM、粒径仪对共聚物进行表征,实验结果表明,随着乳化剂用量增加,乳液粘度不断增大,粒径逐渐减小;乳液粒径随引发剂用量的增大先增大后减小,而乳液粘度随引发剂用量的增大先减小后增大;随着软硬单体比例的增大,乳液粘度逐渐增大,而对粒径的影响不明显;当pH值=7.5～9时,聚丙烯酸酯微乳液具有良好的稳定性。

磷酸酯/Fe^(3+)型油基冻胶压裂液性能研究

针对磷酸酯/Al3+交联的油基压裂液交联速度慢,交联剂溶解性慢、稳定性差和价格高等缺点,首次对磷酸酯/Fe3+交联的油基压裂液体系进行了研究。通过对铁交联剂体系的优化,筛选一种磷酸酯/Fe3+交联的新型交联剂体系,并对磷酸酯/Fe3+油基冻胶压裂液性能进行了评价。结果表明:采用30%Fe2(SO4)3+15%二乙醇胺+55%水制备的新型交联剂体系,直接与磷酸酯混合即可形成油基冻胶,其性能不受放置时间的影响,交联速度快,成胶性能好,10 min就可达到最大黏度;压裂液的抗温抗剪切性能高,与常规铝交联剂体系比较,压裂液成胶速度提高了20倍,压裂液的抗温能力由原来100℃提高到135℃,并且压裂液的破胶性和滤失性等性能均能达到压裂施工的要求。

聚氨酯-聚醚-丙烯酸酯型亲水铝箔涂料的制备研究

介绍了一种聚氨酯-聚醚-丙烯酸酯型亲水铝箔涂料的制备方法,研究了引发剂的选择和用量对转化率的影响,考察了内交联剂以及聚氨酯-聚醚树脂与丙烯酸树脂的配比对涂料性能的影响。实验结果表明,在聚氨酯-聚醚树脂的制备中,用硝酸铈铵作引发剂,用二乙烯苯作内交联剂,在丙烯酸树脂的制备中,引发剂量为单体总质量的1.00%,聚氨酯-聚醚树脂与丙烯酸树脂的质量比为15∶1,制备的树脂转化率高,涂料亲水性能优异。

β-环糊精交联共聚物的制备及其Pb^(2+)、Zn^(2+)吸附的AAS法分析

以丙烯酸β-环糊精酯(β-CD-AA)、烯丙基-联苯基醚(ABE)和丙烯酸(AA)为单体,以N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,采用微波辅助法制备了β-环糊精交联聚合物(AA/β-CD-AA/ABE),FTIR表征了其结构。以原子吸收光谱法(AAS)为检测手段,研究了Pb2+和Zn2+吸附时间、体系pH及温度等吸附条件对聚合物吸附性能的影响。实验结果表明,Pb2+的最佳吸附条件为:在35℃、静态吸附时间约2h左右、体系pH 2～3时,最大吸附量Q达到29.5mg.g-1;Zn2+的最佳吸附条件为:在30℃、静态吸附时间约3h左右、体系pH 3～4时,最大吸附量Q达到43.7mg.g-1;聚合物对Pb2+和Zn2+的吸附基本符合Freundlich吸附等温方程。

模压法制备高发泡聚丙烯/木粉复合泡沫材料

为制备出高发泡倍率的聚丙烯(PP)/木粉复合泡沫材料,对其在制备过程中所面临的发泡剂分解温度太高、PP熔体强度过低及木粉与PP界面相容性差这三大关键难题进行分析并解决。结果表明:当活化剂ZnO添加量为发泡剂AC的0.3倍时,AC分解温度符合发泡过程的要求,提高温度有利于缩短发泡剂分解前诱导期及发泡剂的分解时间;交联剂添加量为9份,助交联剂添加量为7份时,材料的交联效果最好,交联时间控制在7min左右最佳;当偶联剂添加量2份时处理木粉最为合适,此时木粉与PP的界面相容性的改善效果最佳。

室温自交联环氧酯的合成与表征

通过不饱和脂肪酸与环氧树脂分子链上的环氧基及羟基发生部分或全部酯化反应,制备出不同酯化度的室温自交联型环氧酯,探讨了不同催化剂用量和酯化温度对酯化反应的影响,考察了不同酯化度环氧酯的酯化反应时间及其物理化学性能。结果表明,环氧酯的酯化度越高,反应达到终点需要的时间也越长。酯化反应的最佳条件是催化剂用量占环氧树脂总量的1%,酯化温度为200℃。在此条件下,当环氧树脂上的所有羟基与亚麻油酸完全反应时,即酯化度为100%时需要9 h。随着酯化度的增加,涂膜的干燥速度也越快,交联密度也越高,环氧酯涂膜的物理化学性能会有所提升。但并非酯化度越高环氧酯的涂膜性能也越好,酯化度过高,达100%时,涂膜性能反而会降低。综合考虑酯化度对产品性能的影响,酯化度宜定在80%。

AA和丙三醇复合改性动物胶黏合剂的制备与性能研究

动物胶黏合剂常温易凝聚,不利于混砂,直接作为型砂黏合剂使用时效果不佳。动物胶经溶胀、碱解和改性等处理后,可制得一种常温呈液态的新型铸造黏合剂。研究结果表明:先确定动物胶的碱解工艺,以Na OH(氢氧化钠)作为碱解剂,w(Na OH)=6%(相对于动物胶质量而言);然后采用丙三醇和丙烯酸(AA)对动物胶进行改性处理。采用正交试验法优选出该黏合剂的最佳改性工艺条件是m(水)∶m(动物胶)∶m(丙三醇)∶m(AA)=130∶100∶5∶5、改性温度为80℃和改性时间为105 min,通过加热硬化,可使该黏合剂的初始拉伸强度达到2.59 MPa。丙三醇、AA可与动物胶发生接枝共聚及酯化交联反应,从而改变了动物胶的分子结构,提高了动物胶黏合剂的粘接性能。

水溶性光敏聚丙烯酸酯类光交联的研究

本工作合成了一系列不同丙烯酸酯和丙烯酸组成的共聚物,其中丙烯酸单元含量在13～20％之间,然后使之与四基丙烯酸缩水甘油酯反应,形成带有甲基丙烯酸酯侧链的预聚体。用红外光谱法检测1640cm^(-1)处双键峰的变化,测定了体系的光交联速度。结果表明,光交联过程及固化膜中剩余双键含量与预聚体的性质及交联剂官能团的性能有关。预聚体与交联剂官能团量的比例,对固化速度有明显影响。以等摩尔比反应时,速度最快。不同光敏剂的引发效率为苯乙酮衍生物>安息香醚类>芳香酮/胺。

可降解聚硅基酯的合成及与苯乙烯的交联反应

采用二元羧酸与二元氯硅烷缩聚制备聚硅基酯的方法,将富马酸二叔丁基酯与1,3-二氯-四甲基二硅氧烷反应合成了黏性液态的不饱和聚(富马酸-四甲基二硅氧烷硅基酯);以偶氮二异丁腈作为引发剂,将该聚硅基酯与苯乙烯进行交联反应,黏性液态的聚硅基酯交联后转变成固态。通过傅里叶变换红外光谱、差示扫描量热法和热重法对聚硅基酯及其与苯乙烯的交联产物进行了分析,结果表明交联后的产物比未交联聚硅基酯的玻璃化转变温度明显升高,热稳定性增强。

超支化聚酯的水溶性及交联剂应用

以顺丁烯二酸酐和甘油为原料合成了多官能团中间体,以季戊四醇为核分子进一步反应合成具有良好水溶性的端羟基超支化聚酯。当n(顺丁烯二酸酐)∶n(甘油)=1∶1,n(原料)∶n(季戊四醇)=100∶1和150∶1时,所得产物室温下具有良好水溶性。初步探索了超支化端羟基聚酯作为水性涂料交联剂,可使丙烯酸酯乳液性能明显提高。