嵌段共聚物电解质的制备及其电化学性能

通过设计聚合物分子结构,采用热引发自由基聚合方法合成聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMEMA)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的二嵌段共聚物电解质PEGMEMAm-GMAn-Br(PGA-Br),并研究其电化学性能。结果表明:将PGA嵌段或接枝到聚合物电解质上,可提高聚合物电解质的离子电导率,室温下的离子电导率达1.05×10^(−4)S·cm^(−1)。同时,PGA-Br嵌段共聚物电解质具有较低的玻璃化转变温度(-65℃)、较高的热分解温度、较宽的电化学稳定窗口(5.1 V)和阻燃特性。PGA-Br共聚物电解质组装下的固态Li|Li对称电池具有增强的电极/电解质固-固界面,可实现金属锂均匀沉积,有效抑制锂枝晶的生长。在0.1 C倍率下,基于PGA-Br嵌段共聚物电解质组装的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)(NCM811)|PGA-Br|Li固态全电池可实现较高的首周放电比容量(160.1 mAh·g^(−1)),且循环100周次后容量保持率高达91.5%,库仑效率稳定在98.5%以上。

Ni/γ-Al_(2)O_(3)催化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物加氢

以γ-Al_(2)O_(3)为原料、碳酸铵为沉淀剂,采用沉积-沉淀法制备了Ni/γ-Al_(2)O_(3)催化剂,将其应用于苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物催化加氢。通过XRD、TEM、XPS、1HNMR和DSC对催化剂和产物进行了表征。考察了载体种类、Ni理论负载量(以载体质量为基准,下同)、反应条件对SIS加氢反应的影响。结果表明,以γ-Al_(2)O_(3)为载体并负载10%的Ni为催化剂、环己烷为溶剂、反应温度为140℃、反应压力为1MPa、反应时间3.0 h的条件下,催化剂具有最优活性,聚异戊二烯嵌段加氢度达到85%,副反应苯环的加氢度<10%。

烯烃嵌段共聚物的合成方法及应用

烯烃嵌段共聚物是近年来新材料领域的热门研究方向,独特的嵌段结构使其具有更优异的性能,应用范围更广,商业价值较高。本文综述了热塑性弹性体OBC的合成方法及发展现状,以及在不同领域中的应用。

三嵌段共聚物临界胶束浓度与分子横截面积测定

采用双毛细管最大泡压法装置测定了25℃条件下不同浓度非离子表面活性剂聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇三嵌段共聚物(PEG-PPG-PEG;Pluronic L-64)对溶液表面张力的影响。采用Origin软件对数据进行处理分析,计算得到其临界胶束浓度(CMC)。基于吉布斯(Gibbs)与朗格缪尔(Langmuir)吸附等温式,对溶液表面张力与浓度关系进行一步非线性拟合,计算获得吸附分子的横截面积。该实验扩展了最大泡压法测定表面张力的应用,提高了学生分析处理实验数据的能力。

均聚物的添加对棒/线两亲性嵌段共聚物溶液自组装的影响

为了明晰均聚物对棒/线嵌段共聚物聚集行为的影响,利用实空间求解的格子自洽场方法,研究柔性均聚物和线/棒/线两亲性对称三嵌段共聚物溶液混合体系的自组装行为.格子自洽场方法通过链传播子和格子的各向异性近似处理分子链刚性,这使得该方法在计算速度方面有显著优势.模拟结果表明,均聚物对胶束结构重排行为的影响依赖于疏水棒嵌段长度,这源于棒嵌段长度的改变一定程度上影响了胶束破碎/融合的实现.研究还发现,均聚物的添加稳定了胶束重排过程中胶束结构的变化.本文的结果有助于进一步理解以刚性嵌段为核心胶束的生长机制,为相关的实验设计和材料应用提供理论指导.

多重响应性线形-树枝状嵌段共聚物的合成及应用

多重响应性线形-树枝状嵌段共聚物(LDBCs)具有可调控的线形链、树枝状结构和多种环境刺激响应性,可作为多种疏水性药物的纳米递送载体,在药物靶向递送领域具有广阔的应用展前景。文章简要地归纳总结了多重响应性LDBCs的合成方法和应用,展望了多重响应性LDBCs未来的研究方向和发展前景。

丙烯酸酯嵌段共聚物胶乳赋能高端压敏胶“油改水”

本文从压敏胶结构与性能的关系出发,总结了高端压敏胶的设计思路。基于活性乳液聚合技术,设计并制备出了可满足高端胶带要求的丙烯酸酯嵌段共聚物乳液,突破现有水性压敏胶性能不均衡、不耐湿热的困境,期待其能加速高端压敏胶的“油改水”进程。

嵌段共聚物与接枝纳米粒子在硬受限下的自组装

采用自洽场方法(SCFT),研究了两嵌段共聚物与接枝均聚物纳米粒子在硬受限下的自组装行为,详细探讨了板的性质与受限程度对体系相行为的影响,结果发现随着受限程度和板性质的变化,体系发生了多次结构转变.当AB两嵌段共聚物对称(f_(a)=f_(b)=0.5)时,在体系受限较小(70≤N2≤120)情况下,无论板的性质如何变化,体系均会形成波浪层状和平行层状混合结构.当受限程度增大(40≤N2≤60)时,在中性板中,体系会自组装形成同心圆环结构;在A吸引板中,体系会形成柱状结构和平行层状混合结构;在B吸引板中,体系会自组装形成带状、层状以及同心圆环混合结构.当受限程度较大(20≤N2≤30)时,在中性板和A吸引板中,体系最终转变为垂直层状结构;在B吸引板中,体系自组装形成平行层状结构.最后,还探讨了熵效应对体系结构形成的影响.

熔纺-选择性溶胀制备嵌段共聚物多通道中空纤维膜

嵌段共聚物的熔纺-选择性溶胀是一种制备中空纤维膜的清洁生产工艺。本文提出构建多通道构型来提升嵌段共聚物中空纤维膜的性能,通过熔纺-拉伸-选择性溶胀,制备了具有3通道和7通道的聚砜/聚乙二醇嵌段共聚物中空纤维膜,研究了通道数、溶胀条件和拉伸行为对中空纤维膜微观结构、渗透性、截留率和耐压性的影响。由于壁厚的相互支撑作用,多通道中空纤维膜的渗透性和耐压性能都比单通道中空纤维膜有所提高,且可通过拉伸和溶胀条件实现膜性能在较大范围内的高效调控。在适当的通道数和拉伸比下,拉伸后的三通道中空纤维膜的通量比单通道中空纤维膜高20倍。此工作对使用清洁方法制备高性能的中空纤维膜具有重要意义。

层状ABC星型三嵌段共聚物和纳米颗粒的自组装

采用耗散粒子动力学模拟方法研究了层状ABC星型三嵌段共聚物和纳米颗粒的协同自组装.主要考虑了不同密度下纳米颗粒的聚集行为及其对层状结构的影响.当纳米颗粒密度较低时,纳米颗粒呈囊泡状聚集;当纳米颗粒密度较高时,纳米颗粒呈柱状聚集.通过分析体系能量和共聚物链的回转半径研究了该动力学过程;通过界面张力的计算,对体系中微结构的力学性能进行了探索.这些发现不仅有助于人们了解复杂的嵌段共聚物,也可以为探索嵌段共聚物和纳米颗粒的微结构提供思路,对研究嵌段共聚物纳米复合材料的潜在应用提供帮助.

PEG嵌段共聚物整理棉织物的自清洁性能研究

探讨PEG嵌段共聚物整理棉织物的自清洁性能。通过原子转移自由基聚合的方法合成聚乙二醇嵌段共聚物聚甲基丙烯酸三氟乙酯-b-聚乙二醇-b-聚甲基丙烯酸三氟乙酯(PTFEMA-b-PEG-b-PTFEMA)。对PEG嵌段共聚物的结构进行红外光谱和核磁共振表征。通过“轧-烘-焙”的方法将其整理到棉织物上,对整理前后棉织物的表面形貌和水接触角进行测试,并对整理后棉织物耐水洗和耐摩擦性能、对酸和碱的耐久性能、透气透湿性能、对染料的自清洁性能进行分析。结果表明:整理后棉织物水接触角高达151°,具有超疏水性能;整理后的棉织物具有良好的自清洁性、耐摩擦性能、耐化学稳定性、透气和透湿性能。

基于配位链转移聚合制备反式-1,4-聚丁二烯与聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物

使用异丙氧基钕/正丁基镁催化体系催化丁二烯进行高反式-1,4-结构选择性配位链转移聚合,再加入极性单体甲基丙烯酸甲酯制备了反式-1,4-聚丁二烯和聚甲基丙烯酸甲酯的非极性-极性两嵌段共聚物(TPB-b-PMMA),通过凝胶渗透色谱、傅里叶变换红外光谱、核磁共振波谱、原子力显微镜和透射电子显微镜表征了嵌段共聚物TPB-b-PMMA的分子量及其分布、微观结构,以及嵌段共聚物薄膜的表面形貌和微观相态。结果表明,所得嵌段共聚物的凝胶渗透色谱曲线为单峰,分子量分布较窄(多分散性指数小于2.5);嵌段共聚物中反式-1,4-聚丁二烯链段中反式-1,4-结构摩尔分数为95.8%,甲基丙烯酸甲酯结构摩尔分数在10.9%~39.7%范围内可调控;此半结晶嵌段共聚物薄膜具有相分离形态,其圆柱形微区尺寸约为25nm。

反应性挤出官能化氢化苯乙烯嵌段共聚物

反应性挤出是进行各种反应(包括聚合、接枝、支化和官能化)的一种有吸引力的聚合物加工途径。挤出机就像是聚合物化学改性的理想反应器。反应性挤出是一种经济的、有吸引力的工艺,因为挤出和加工在一个阶段完成。挤出机中的官能化反应涉及聚合物与一种或多种官能化试剂之间的反应,目的是在聚合物的主链上加入官能化试剂,以改变其性能。

苯乙烯嵌段共聚物环保解决方案

Kraton公司是苯乙烯嵌段共聚物(SBC)的发明者,60多年来一直是SBC和可持续松木化学解决方案的全球领先生产商,Kraton公司嵌段共聚物技术基于阴离子聚合,这是一种可实现良好控制和精确分子结构的工艺,可以根据具体应用要求进行定制。该技术还确保了极高的单体转化率,确保最终聚合物中的单体残留量最小。Kraton SBC以聚苯乙烯为末端段,末端段以共价键结合到由丁二烯、异戊二烯或这些组分的混合物组成的橡胶中间嵌段上。聚苯乙烯嵌段的玻璃化转变温度(T g)在85~105℃之间,并形成硬相。另一方面,橡胶状中间嵌段的玻璃化转变温度低得多,取决于组成,但通常在-80~-30℃的范围内,并形成软相。在室温下,聚苯乙烯和橡胶中间嵌段之间的不相容性导致硬聚苯乙烯嵌段分离和聚集,形成分布在连续软橡胶相内的硬微区结构。聚苯乙烯的这些微区表现为物理交联点,形成橡胶网络,使SBC具有优异的弹性、柔韧性和柔软性以及高强度。

不同软硬段含量PBT-b-PTMG嵌段共聚物的合成与性能

采用直接酯化熔融缩聚法合成一系列不同软硬段含量的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)-b-聚四氢呋喃(PTMG)聚醚酯嵌段共聚物(TPEE),以红外光谱、核磁共振、X射线衍射、差示扫描量热分析和动态力学热分析等方法,探讨不同软硬段质量比及不同软段相对分子质量对材料结构及相对分子质量、热性能和黏弹性等的影响。结果表明,在相同出料功率下制得的TPEE的特性黏度均高于PBT,并随硬段质量分数或软段相对分子质量的增大而减小;TPEE的熔点下降幅度随软段摩尔分数的增加而增大;TPEE中存在微相分离结构,当硬段质量分数为60%、软段PTMG数均分子量为2×103时,同时出现了分别代表硬段PBT以及软段中PTMG的玻璃化转变的损耗角正切峰。研究结果为TPEE的合成和应用提供了一定借鉴。

微藻油/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物复合再生沥青流变特性及疲劳特性

将微藻油(MO)和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)作为复合再生剂掺入老化沥青中,以制备MO/SBS复合再生沥青。对比了复合再生沥青的基本物理性能、高低温流变特性及疲劳特性,考察了MO与SBS的配比和用量对老化沥青再生效果的影响。结果表明,纯MO再生沥青的黏弹性变形能力可在一定程度上恢复至老化前水平,但仍有一定差距;MO/SBS复合再生则可在此基础上显著提升高温抗变形性能及弹性恢复性能,且其临界温度较老化前提高1.1~9.7℃,同时还降低了再生沥青对疲劳应变的敏感性以提高其抗疲劳性能。但MO/SBS复合再生沥青的低温蠕变变形能力相较于基质沥青有所降低。当MO和SBS的质量分数分别为8%和4%,复合再生沥青的高低温流变及疲劳特性较佳。

聚(3-己基噻吩)-聚苯乙烯嵌段共聚物的一锅法制备

采用具有聚苯乙烯高分子链为配位基团的聚合催化剂,催化2,5-二溴-3-己基噻吩单体进行Kumada缩聚反应,利用一锅法制备了聚(3-己基噻吩)-聚苯乙烯嵌段共聚物。结果表明:采用一锅法,在室温、常压条件下进行一步聚合直接生成嵌段共聚物,反应过程简单,聚(3-己基噻吩)与聚苯乙烯嵌段对接率接近100%;与聚(3-己基噻吩)相比,聚(3-己基噻吩)-聚苯乙烯嵌段共聚物的结晶性能更好。

RAFT聚合法合成苯乙烯/乙烯水杨醛嵌段共聚物及其自组装

以末端含有三硫酯结构的聚苯乙烯(PS-DMAT)为大分子链转移剂,AIBN为引发剂,在65℃下四氢呋喃(THF)中成功实现了苯乙烯(St)与乙烯基水杨醛(HVB)的“活性”/可控RAFT自由基嵌段共聚合。通过凝胶渗透色谱(GPC)对产物的分子量进行了分析,结果表明合成聚合物数的均分子量(Mn)基本上随乙烯基水杨醛(HVB)单体转化率的增加而线性地增加,在整个反应过程聚合物均保持较窄的的分子量分布(Mw/Mn<1.30),聚合过程呈现出自由基共聚合可控特征。利用核磁共振氢谱(1HNMR)对嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚乙烯水杨醛(PS-b-PHVB,Mn=15300,Mw/Mn=1.18)进行了表征,确定了其结构及组成。此外,通过动态光散射仪(DLS)和扫描电子显微镜(SEM)研究了嵌段共聚物在四氢呋喃(THF,共溶剂)和乙醇(EtOH,选择性溶剂)的混合溶剂中的自组装行为,结果表明,当THF/EtOH体积比为4/6、5/5、6/4时,嵌段聚合物能够形成形状规则、平均粒径在200~300 nm左右的球形胶束。

PS-b-PEO-b-PS三嵌段共聚物在选择性溶剂中的胶束化

应用原子转移自由基聚合，制备了一组窄分布的ＰＳ－ｂ－ＰＥＯ－ｂ－ＰＳ三嵌段共聚物。用＾１Ｈ ＮＭＲ和ＴＥＭ表征了它们在选择性溶剂中的胶束化行为。＾１Ｈ ＮＭＲ结果表明，共聚物苯环上的质子峰出现在良溶剂（ＣＨＣｌ３）中，而在选择性溶剂水中消失，证明上述三嵌段共聚物在选择性溶剂水中可逆自组装成以ＰＳ为核、ＰＥＯ为壳的胶束。通过ＴＥＭ考察了胶束的形态及大小，发现体系胶束尺寸呈多分散、粒径大。

杂化嵌段共聚物的无金属催化一步合成

杂化嵌段共聚物由两种及以上化学结构和理化性质迥异的高分子链段构成,往往具有显著的自组装和微观相分离等性能,获得了广泛的研究与应用。从异源单体(即具有不同聚合基团的单体)混合物出发,通过一步操作使之发生序列选择性的连续或同步聚合反应,是合成杂化嵌段共聚物的理想方法。然而,该方法长期以来面临着异源单体聚合反应难相容、苛刻的嵌段共聚动力学难满足等挑战。近年来,有机/无金属催化聚合发展迅猛,为实现异源单体的序列选择性共聚和杂化嵌段共聚物的“一步法”可控合成提供了一系列行之有效的新思路和新手段。综述了相关研究进展,主要包括杂环与杂环单体、杂环与乙烯基单体的一步嵌段共聚,并对关键反应机理进行简要介绍。