低临界共溶温度可调聚氨酯的合成及温度响应性能研究

温度响应聚合物是一种重要的刺激响应智能材料,在诸多重要领域展现出了巨大的应用价值。本研究合成了一种在水中具有低临界共溶温度(LCST)的温度响应聚氨酯,可以通过向水体系中加入不同质量十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的方式轻松、快速调整其LCST,而无需通过改变反应物中亲水链段和疏水链段的质量比来预先调节。文中同时探究了聚氨酯在水中的温度响应性能,结果表明SDBS可以提高聚氨酯疏水链段在水中的溶解性,防止相互聚集,因此SDBS含量越大,温度响应聚氨酯的LCST越高。

低临界共溶温度PSf-DMAc-PEG体系微孔膜及其性能表征

讨论了聚砜(PSf)-N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)-聚乙二醇(PEG200、PEG400和PEG600)低临界共溶温度(LCST)体系;通过理论和实验验证了其LCST体系的存在,利用LCST的热致相分离(LCST-TIPS或Reverse thermally induced phase separation,简称RTIPS)法制备了PSf微孔膜,讨论了凝胶浴温度、制膜方法、铸膜液组成对PSf微孔膜的结构及性能影响.通过RTIPS机理所成膜综合力学性能优于非溶剂致相分离(NIPS)法所制备的膜,当PEG400:DMAc质量比为1.1:1,成膜水浴温度60℃时,膜渗透性能和机械性能较好,其膜通量670 L/(m^2·h·bar)(1 bar=0.1 MPa),平均孔径0.060μm,断裂强度5.62MPa.

低临界共溶温度PES体系制备微孔膜的研究

以聚醚砜(PES)/N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)/一缩二乙二醇(DEG)低临界共溶温度(LCST)体系为铸膜液,利用低临界共溶温度(LCST)的热致相分离(LCST-TIPS,简称RTIPS)法制备了PES微孔膜。通过透光实验测试RTIPS过程的LCST,以扫描电镜、渗透和力学实验表征膜的形态和性能。研究了非溶剂/溶剂(DEG:DMAc)质量比和成膜水浴温度对PES膜结构和性能的影响。实验结果表明,随DEG:DMAc质量比增加,相分离温度降低;利用RTIPS技术抑制了膜断面指状孔的出现,形成表面有明显微孔和断面对称的双连续膜结构;DEG:DMAc质量比0.8:1,成膜水浴温度60℃,膜纯水通量和平均孔径最大;通过RTIPS机理所成膜综合力学性能优于非溶剂致相分离(NIPS)法所制备的膜。

聚N-异丙基丙烯酰胺链构象转变以及溶剂化效应的分子动力学模拟

应用分子动力学方法模拟了聚合度为100的聚N-异丙基丙烯酰胺分子链在真空和稀水溶液中的构象转变。可以观察到分子链在500K下逐渐发生蜷缩,末端距下降,与实验现象定性一致。此外,研究结果还表明,随着温度的升高,高分子链重复结构单元NiPA上(C)O和(N)H基团均发生明显的去溶剂化作用,且高分子链段间发生聚集。

聚合物共混物分相与解分相动力学

采用相差显微镜研究了具有最低临界共溶温度(LCST)的聚丁二酸丁二醇酯/聚环氧乙烷(PBS/PEO)(质量百分比为20∶80)共混物液液相分离过程。通过小角激光光散射方法对共混物液液相分离进行了原位实时观测,并探讨了相尺寸与分相时间的标度关系。结果证明:液液相分离过程中,相尺寸与分相时间的标度关系为:qm∝t-α,且指数α为1/3,符合经典的蒸发-凝结理论与碰撞融合理论对spinodal旋节线分相动力学的预测。通过小角激光光散射方法对共混物解分相过程进行了原位实时观测,并探讨了解分相过程中相尺寸与分相时间的标度关系:qm∝tβ,且指数β为1/2,发现解分相过程中涨落动力学与非线性Langevin公式理论计算结果一致。

聚合物共混物的相图

本文介绍了聚合物共混物的相图、相图的理论计算及相分离机理,并对相图进行了理论解释。

改性逆热致相分离法制备亲水性聚醚砜超滤膜及其性能

通过在非低临界共溶温度三元成膜体系聚醚砜(PES)/N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)/一缩二乙二醇(DEG)中添加亲水性超支化聚酯(HBPE)成功构建了四元低临界共溶温度(LCST)成膜体系,采用改性逆热致相分离(m-RTIPS)法一步制备了亲水性PES微孔膜。通过扫描电镜、亲水性、渗透性和力学性能实验研究了LCST体系的构建机理和HBPE添加量对膜结构和性能的影响。结果表明,随着HBPE质量比的增加,铸膜液体系的LCST降低;以m-RTIPS法所制得的膜表面开孔率较高、平均孔径较大且可抑制膜断面指状孔的形成并向双连续结构转变,同时膜的渗透性能和力学性能均优于NIPS法所制膜;膜表面的接触角随HBPE质量比的增加而减小,表面膜的亲水性得到改善,抗污染能力增强。

温敏性萃取水凝胶对生物大分子的分离

合成了均聚的聚N 异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)水凝胶以及N 异丙基丙烯酰胺与丙烯酰胺共聚的〔P(NIPAM-AM)〕水凝胶,并研究了它们的溶胀性能及其对生物大分子的萃取分离性能。结果表明,两种温敏凝胶具有很好的溶胀性能,其低临界共溶温度(LCST)分别为30 4和31 0℃,它们对蛋白质和酶的分离效率在LCST附近发生突跃,如PNIPAM水凝胶对白蛋白的分离效率在LCST前后从96 2%降至59 8%。当交联剂N,N 次甲基双丙烯酰胺(Bis)的质量分数w(Bis)>4%时,分离效率大于90%(LCST以下)。

热敏性水凝胶的研究及其应用

综述了热敏性聚合物的研究概况。其中包括热敏聚合物相转变机理的研究 ,热敏聚合物的研制及其在化学、生物技术、医学等许多领域中广泛的应用前景。用化学法本体聚合得到的热敏性水凝胶的机械强度较差 ,限制了温敏聚合物的应用。将热敏性单体同其他单体共聚或合成IPN结构的热敏性水凝胶能使其机械性能得到一定程度的改善 。

逆向热致相分离法(RTIPS)制备PES/DMAc/DEG体系微孔膜及其性能表征

以PES/DMAc/DEG低临界共溶温度(LCST)体系为铸膜液,利用低临界共溶温度(LCST)的热致相分离(LCST-TIPS,简称RTIPS)法制备PES微孔膜。探究影响PES微孔膜理化性能及其结构的2个主要因素:凝胶浴温度、非溶剂(DEG)/溶剂(DMAc)的质量比。运用扫描电镜(SEM)﹑纯水通量﹑BSA截留率和机械强度表征微孔膜的结构和性能。试验结果表明:随DEG∶DMAc质量比增加,PES/DMAc/DEG体系的相分离温度降低;SEM结果显示,RTIPS法制备的PES微孔膜表面有明显的微孔,断面呈现双连续海绵状结构;当DEG∶DMAc质量比为0.9∶1、凝胶浴温度为80℃时,PES/DMAc/DEG体系制得的PES膜的渗透性能和机械性能最优:纯水通量为1 230 L/(m^2·h),断裂强度为1.95 MPa。PES/DMAc/DEG体系制得的最优性能的PES平板膜MSWDEG-2-80的应用结果显示,其对膜进水中的UV254具有较好的去除效果,且膜出水浊度稳定,为(0.23±0.01) NTU。