双(三氟甲基磺酰)亚胺钠基聚合物电解质在固态钠电池中的性能

采用简单的溶液浇铸法制备出由双(三氟甲基磺酰)亚胺钠(Na TFSI)/聚氧乙烯(PEO)构筑的固态聚合物电解质(SPE),并针对其相转变、结晶性、热稳定性、电导率以及电化学稳定性等基础理化及电化学性质进行了系统表征。结果表明,Na TFSI/PEO([EO]/[Na+]=15)SPE具有相对高的电导率(σ≈10^(-3)S·cm^(-1),80°C)、高的耐氧化能力(4.86 V vs Na+/Na)和热稳定性高达350°C。电池测试结果表明,该Na TFSI基SPE不仅对金属钠电极能够呈现出优异的界面稳定性,而且在Na|SPE|NaCu_(1/9)Ni_(2/9) Fe_(1/3) Mn_(1/3)O_2电池中展现出良好的循环和倍率性能。

反应性阻燃剂N-(2,4,6-三溴苯基)马来酰亚胺改性聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫的制备与性能研究

采用N-（2,4,6-三溴苯基）马来酰亚胺（TBPMI）作为反应性阻燃剂与甲基丙烯酸、丙烯腈共聚,通过调节反应性阻燃剂的用量成功制备了不同的改性聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫。研究结果表明,经TBPMI改性的PMI泡沫的T_g均在212℃左右,经过200℃处理2h后,可进一步提高泡沫的T_g。改性后泡沫的热稳定性明显提高,10%热失重温度为485℃,高于未改性PMI泡沫28℃。改性泡沫的压缩强度为0.6~1.3 MPa。随TBPMI含量的增加,改性泡沫的阻燃性能明显提高,极限氧指数（LOI）值从26.0逐渐升高至28.0,火焰垂直燃烧熄灭时间按则从13.1s下降至3.8 s。

预辐照聚偏氟乙烯粉体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯

用60Coγ射线预辐照接枝法,在聚偏氟乙烯(PVDF)粉体上接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA),制备了含有高活环氧基团的PVDF-g-PGMA粉体。结果表明,接枝率随反应时间增大,5 h后基本不变;接枝率随辐照剂量增大;单体浓度较低时接枝率随单体浓度增大,单体浓度>15%后接枝率减小;温度较低时并无接枝反应发生,温度高于30℃,接枝率随着温度增加,50℃时达最大值,温度继续升高接枝率又有所降低。傅里叶红外光谱测试表明接枝物为PVDF-g-PGMA共聚物;差热扫描量热仪分析表明,接枝粉体的熔融温度Tm以及熔融焓△Hf均随接枝率的增大而降低。对接枝粉体进行化学改性得到了多胺基吸附材料。实验证明,改性粉体材料对Cu2+有较好的吸附作用。

利用呋喃/马来酰亚胺Diels-Alder反应实现聚甲基丙烯酸丁酯/聚苯乙烯合金相容

利用呋喃和马来酰亚胺之间的可逆Diels-Alder反应,对不相容的聚甲基丙烯酸正丁酯(Poly(n-butyl methacrylate),PBMA)/聚苯乙烯(Polystyrene,PS)合金进行了增容研究。首先,通过原子转移自由基聚合(ATRP)共聚合成侧基含呋喃基团的聚甲基丙烯酸正丁酯(P(BMA-co-FMA)),并通过后反应改性合成侧基含马来酰亚胺基团的聚苯乙烯(MPS),然后利用呋喃和马来酰亚胺基团之间的Diels-Alder反应促使该共混物中两种高分子的相容性得到明显改善,本实验通过核磁共振波谱仪(NMR)表征验证了功能化高分子及其共混物中的Diels-Alder反应,并通过透射电子显微镜观测相分离结构变化和差示扫描量热法测定相变温度证明了相容性的明显改善。共混物可以进行热塑性加工,且其相形态和力学性能可以通过控制反应时间予以调节,三点弯曲试验发现随着反应时间的延长共混物逐渐由韧性材料向脆性材料转变。

双重改性聚偏氟乙烯膜的制备及血液相容性

以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,以亲水性、生物相容性极佳的丙烯酰吗啉(ACMO)及带强阴离子性磺酸基的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为功能单体,通过自由基聚合制得PVDF接枝共聚物,并用红外光谱和核磁共振对其进行表征。通过浸没沉淀相转化法制备了共聚物膜,用X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、接触角测试仪、全自动凝血仪对膜的表面组成、结构形貌、亲水性及血液相容性进行了研究。结果表明,在成膜过程中功能基团均向膜表面偏析,有致孔作用。与纯PVDF膜相比,改性膜的亲水性提高,且能抑制血细胞粘附,其活化部分凝血活酶时间及凝血酶原时间分别延长了7.80 s和2.83 s,纤维蛋白原的浓度从0.897 g/L降低到0.818 g/L,改性后膜的亲水性及血液相容性提高。

三元共聚马来酰亚胺型聚羧酸系减水剂的制备与性能

以过硫酸铵(APS)为引发剂,N-聚乙二醇单甲醚-N'-氨基甲酰马来酰亚胺(MPNCM)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)和丙烯酸(AA)为聚合单体,合成N-聚乙二醇单甲醚-N'-氨基甲酰马来酰亚胺-甲基丙烯磺酸钠-丙烯酸聚羧酸系减水剂(SP)。通过FI-IR和1H-NMR谱图对SP结构进行表征。以净浆流动度为指标,考察了MPNCM用量、SMAS用量、AA用量、引发剂用量、反应温度、反应时间和投料方式对减水剂分散性的影响。结果表明:SP的最佳合成工艺为,将0.4%的APS和4 mol AA的水溶液,逐渐滴加到1 mol MPNCM和2 mol SMAS的水溶液中,在50℃下反应6.0 h;以最佳反应条件合成的SP对水泥具有良好的适应性,并具有混凝土减水率高、保坍性好、泌水率低和早强效果明显等特点。

PVDF/PDA/Ag催化膜对亚甲基蓝的催化降解

为制备可降解染料抗污染的催化膜材料,首先用多巴胺(DA)对聚偏氟乙烯(PVDF)粉末进行改性,然后用改性的PVDF粉末制备了多孔平板膜,随后利用聚多巴胺的还原性原位在膜中负载和固定了银纳米颗粒,得到了PVDF/PDA/Ag催化膜;采用傅里叶变换红外光谱仪、场发射扫描电镜、X射线光电子能谱仪、电感耦合等离子体发射光谱仪等对膜进行表征,并用亚甲基蓝溶液对膜的催化性能进行测试.结果表明:PDA改性的PVDF膜表面和膜孔中成功引入了Ag纳米粒子;随着催化反应温度由20℃增加到40℃,催化膜对亚甲基蓝的催化反应速率常数由0.088 min^(-1)增加到0.394 min^(-1);实验中对亚甲基蓝的催化降解呈一级反应动力学,表观反应速率常数为0.066 15 min^(-1),活化能Ea值为56.13 k J/mol,而且催化膜表现出很好的重复利用性,在重复使用8次后,降解率仍保持在80.8%以上.

聚甲基丙烯酸(N-羟基琥珀酰亚胺)酯的簇聚诱导发光研究

不含普通发光单元的非典型生色团发光化合物因其基础研究重要性和广泛的应用前景引起了人们的极大兴趣.其中许多化合物还具有独特的聚集诱导发光(Aggregation-induced emission,AIE)特性.然而其发光机理仍然存在争议.在此前的研究中,提出了簇聚诱导发光(clustering-triggered emission,CTE)机理,即非典型生色团的簇聚和电子共享来解释这些体系的发光和AIE现象.为进一步验证这一假说,设计合成了不含传统生色团的聚甲基丙烯酸(N-羟基琥珀酰亚胺)酯(PNHSMA).其稀溶液基本不发光,但浓溶液,纳米聚集体,固体粉末均发射蓝光,呈现出AIE性质.通过与其单体甲基丙烯酸(N-羟基琥珀酰亚胺)酯(NHSMA)的发光行为对比及单体单晶结构解析,利用CTE机理很好地解释了其光物理行为.

马来酰亚胺系减水剂的制备与作用机理的研究

以过硫酸铵(APS)为引发剂,马来酸酐(MAH)、自制N-聚乙二醇单甲醚-N’-氨基甲酰马来酰亚胺(MPNCM)和甲基丙烯磺酸钠(SMAS)为聚合单体,合成N-聚乙二醇单甲醚-N’-氨基甲酰马来酰亚胺-甲基丙烯磺酸钠-马来酸酐共聚物(SP)。通过FTIR谱图对SP结构进行表征。以净浆流动度为指标,考察了引发剂用量、反应温度、n(MAH)/n(SMAS)摩尔比和n(MPNCM)/n(SMAS)摩尔比对净浆流动度的影响,并以净浆流动度、Zeta电位和吸附量为指标,探讨了马来酰亚胺系减水剂的作用机理。实验结果表明,最佳反应条件为n(MPNCM):n(SMAS)为1.2,n(MAH):n(SMAS)为5.0,引发剂用量0.15%(质量分数,下同)和反应温度为60℃;其分散机理主要是由于减水剂分子定向吸附在水泥颗粒表面,水泥颗粒表面形成双电子层,并在静电排斥作用下使水泥颗粒分散。

聚合物基电介质薄膜电容器研究进展

简述了聚合物基电介质薄膜电容器的研究现状,主要包括聚丙烯(PP)、聚酰亚胺(PI)以及聚偏二氟乙烯(PVDF)三大类。分析了PP,PI,PVDF三类电介质的介电及理化性质,比较了不同改性手段、加工方式、结构设计等对PP,PI,PVDF电介质电性能的提高程度。对聚合物基电介质薄膜电容器的进一步发展进行了展望。

新型固态聚合物电解质在锂硫电池中的性能研究

本工作采用(氟磺酰)(三氟甲基磺酰)亚胺锂{Li[(FSO2)(CF3SO2)N],Li FTFSI}和聚氧乙烯(PEO)分别作为导电锂盐和聚合物主链,通过简单的溶液浇铸法制备了新型固态聚合物电解质(SPEs),并采取示差扫描量热(DSC)、热重(TGA)、线性扫描伏安(LSV)、交流阻抗(EIS)和恒电位直流(DC)极化等方法研究了Li FTFSI/PEO(EO/Li^+摩尔比为16)电解质的理化性质和电化学性质。结果表明,Li FTFSI/PEO电解质具有较高的室温离子电导率(σ≈10^(-5) S/cm),较高的氧化电位(4.63 V vs.Li/Li^+),并且耐热温度高达256℃。锂硫电池测试结果表明,该类SPEs展现出相对高的首周放电比容量(881 m A·h/g),有效地抑制了多硫离子的"穿梭效应",表现出良好的电池循环性能。

一种马来酸酐型聚羧酸系减水剂的合成与表征

以过硫酸铵(APS)为引发剂,马来酸酐(MAH)、自制N-聚乙二醇单甲醚-N'-氨基甲酰马来酰亚胺(MPNCM)和甲基丙烯磺酸钠(SMAS)为聚合单体,合成N-聚乙二醇单甲醚-N'-氨基甲酰马来酰亚胺-甲基丙烯磺酸钠-马来酸酐共聚物(SP)。通过FI-IR和1H-NMR谱图对SP结构进行表征。以净浆流动度为指标,考察了投料方式、引发剂用量、反应温度、MAH/SMAS摩尔比和MPNCM/SMAS摩尔比对净浆流动度的影响。实验结果表明:最佳反应条件为MPNCM/SMAS摩尔比为1.2,MAH/SMAS摩尔比5.0,并将0.15wt%APS和MPNCM、SMAS缓慢滴加到的MAH水溶液,控制反应温度为60℃。以最佳反应条件制备的SP具有较好的工作性能和分散效果,掺量为0.2wt%时,减水率达26.6%,净浆流动度达288 mm。

交联剂对PVDF-g-PACMO共聚物膜抗污染性的影响

为了增强聚偏氟乙烯接枝丙烯酰吗啉(PVDF-g-PACMO)共聚物膜的抗蛋白质吸附性能,在共聚物合成时加入交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)。采用液-液相分离方法制备一系列EGDMA含量不同的共聚物膜,并研究交联剂的含量对共聚物膜抗蛋白质吸附性能的影响。FT-IR测试表明含有EGDMA的共聚物已成功合成。XPS、SEM、接触角、静态蛋白吸附以及渗透实验表明随着共聚物膜中交联剂EGDMA含量的增加,PACMO更容易向膜表面偏析,膜孔数量增多,亲水性提高,静态蛋白吸附量下降,纯水通量提高,总污染指数下降,可逆污染指数提高,不可逆污染指数下降。结果表明交联剂EGDMA可以显著增强PVDF-g-PACMO共聚物膜的抗蛋白质吸附性能。

聚(1-乙烯基-3-乙酸烷基酯咪唑)阳离子／P(MMA．VAc)聚合物电解质

合成了一系列由聚(1-乙烯基-3-乙酸烷基酯咪唑)阳离子和二(三氟甲基磺酰亚胺)阴离子(TFSI)组成的聚离子液体并进行了表征.热重分析(TGA)和电导率分析表明,在聚(甲基丙烯酸甲酯-醋酸乙烯酯)(P(MMA-VAc))基体中掺杂聚离子液体后,体系的热稳定性和离子电导率均大为改善,红外光谱(FT-IR)、示差扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等测试结果亦可佐证.讨论了离子液体的结构以及不同种锂盐(LiClO4,LiBF4,LiTFSI)对电解质性能的影响.由PIL/P(MMA-VAc)/LiTFSI组成的共混电解质膜,在可见光下透过率≥90%,可作为离子导电材料用于电致变色器件(ECD),显示了其优良的电化学性能.

一种248nm光刻胶成膜树脂的合成及相关性能研究

通过自由基共聚合,制备了前驱体共聚物聚对特丁氧酰氧基苯乙烯-共-N-羟基-5-降冰片烯-2,3-二甲酰亚胺甲基丙烯酸酯,该共聚物可以通过热解而部分脱除酚羟基上的保护基,得到目标共聚物聚对羟基苯乙烯-共-N-羟基-5-降冰片烯-2,3-二甲酰亚胺甲基丙烯酸酯-共-对特丁氧酰氧基苯乙烯.通过对具有合适分子量的目标共聚物的有机溶剂溶解性、热性能、成膜性、抗干蚀刻能力和在248nm处光学吸收(为0.212μm-1)性能进行研究,表明该聚合物能满足248nm光刻胶成膜树脂的要求;此外,目标共聚物还具有酸致脱保性能.具有合适分子量和脱保率的目标共聚物,通过对其酸解留膜率的测试,推测其可能满足248nm光刻胶的曝光显影工艺过程.

两种耐高温紫外正型光刻胶成膜树脂的制备及性能

分别通过N-(p-羟基苯基)甲基丙烯酰胺与N-苯基马来酰亚胺、N-苯基甲基丙烯酰胺与N-(p-羟基苯基)马来酰亚胺的共聚合,制备了两种聚合物树脂聚N-(p-羟基苯基)甲基丙烯酰胺共N-苯基马来酰亚胺(poly(HPMA-co-PMI))和聚N-苯基甲基丙烯酰胺共N-(p-羟基苯基)马来酰亚胺(poly(MPA-co-HPMI)).结果表明,这两种聚合物都是按1∶1的摩尔比交替共聚的,它们都具有良好的溶解性、成膜性和亲水性,并且它们的玻璃化温度Tg都在280℃以上.将它们分别与感光剂2,1,5-磺酰氯的衍生物、助剂二苯甲酮等复配成两种紫外正型光刻胶,初步光刻实验表明,其最大分辨率都可以达到1μm,并且都可以耐270℃的高温.

BDPM/St/GMA三元共聚物的制备及热性能研究

以N-[(4-溴-3,5-二氟)苯基]马来酰亚胺(BDPM)、苯乙烯(St)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为原料,通过溶液聚合制备了N-[(4-溴-3,5-二氟)苯基]马来酰亚胺/苯乙烯/甲基丙烯酸缩水甘油酯(BDPM/St/GMA)三元共聚物,采用红外光谱(FTIR)对其结构进行了表征,通过元素分析和环氧值测定以及热分析研究了原料物质的量比对共聚产物性能的影响。结果表明:随着BDPM含量增加,产物的环氧值降低,热稳定性提高。共聚产物在空气和氮气条件下的热解机理不同,在氮气中具有更好的热稳定性。Flynn-Wall-Ozawa法求得BDPM/St/GMA的热分解表观活化能为143.55 kJ/mol,具有优良的热稳定性。

PMMI/PVDF共混体系相分离的时温依赖性

用小角激光光散射(SALLS)研究了聚(N-甲基甲基丙烯酰亚胺)/聚偏氟乙烯(PMMI/PVDF)共混体系的相分离行为.通过升温法获得了PMMI/PVDF体系的浊点温度,发现体系的浊点温度强烈依赖于升温速率,呈明显的非线性关系,即升温速率大于1 K.min-1时,升温速率是影响I(t)的唯一因素;升温速率较小时,高分子链松弛速率的差别得以体现,则该情况下升温速率与松弛速率共同影响浊点温度.该体系具有典型的最低临界共溶温度(LCST)特征.恒温法相分离结果表明,在实验温度范围内该体系相分离行为对温度的依赖性遵循时温叠加(time-temperature superposition,TTS)原理.

夹层结构用泡沫芯材的耐水性能

通过长时间常温水浴浸泡实验研究了夹层结构常用的三种泡沫芯材——聚氯乙烯(PVC)泡沫、聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫、聚氨酯(PUR)泡沫在常温下的吸水率随浸泡时间变化的情况,分析了其吸水机理,并对其吸水后压缩强度进行了测试。结果表明,相同密度下,分别与PMI泡沫和PUR泡沫相比,PVC泡沫的饱和吸水率最低、压缩强度保持率最高;密度为60 kg/m3时,PMI泡沫饱和吸水率达到395%,远高于PVC泡沫的饱和吸水率(47%)。在此基础上进一步研究了密度对PVC泡沫耐水性能的影响,结果表明,随着密度的降低,PVC泡沫的饱和吸水率逐渐升高,吸水90 d时的压缩强度保持率有所降低,但均保持在90%以上。当密度为100 kg/m3时,PVC泡沫饱和吸水率仅为10%,吸水90 d时的压缩强度保持率为99.6%,适宜应用于水下或航海等领域。

黏结剂对锂离子电池陶瓷涂敷隔膜的性能影响

为优化陶瓷涂敷隔膜热稳定性,提高锂离子电池的安全性和电化学性能,本工作选用热稳定性优异的聚酰亚胺和电化学稳定的聚偏氟乙烯六氟丙烯作为复合黏结剂,将Al_2O_3无机颗粒涂敷于商品级聚烯烃隔膜两侧。通过调控两种黏结剂组分含量,测试隔膜性能发现,增加聚酰亚胺的含量可以明显提高涂覆隔膜的热稳定性,但隔膜的电化学性能不理想;在黏结剂中引入适量的聚偏氟乙烯六氟丙烯组分,涂覆隔膜可在保持其热稳定性的同时,获得良好的离子电导率、电化学稳定性和金属锂电极兼容性等性能。最后选用电化学性能表现最为优异且热稳定性良好的黏结剂组分制备陶瓷涂敷隔膜,在Li|LiCoO_2电池中,比聚烯烃隔膜表现出更优异的电化学性能,在8 C倍率下的放电比容量为109.3 mA/g,容量保持率为66.1%,而使用PE隔膜的电池的放电比容量和容量保持率仅为88.7 mA/g和54.7%。