丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠共聚物耐盐机理

分别采用常规实验评价和分子动力学模拟方法,研究了丙烯酰胺/丙烯酸钠/2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸钠共聚物(P(AM/AANa/AMPSNa))和部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)在不同类型阳离子存在下的溶液性质,并从原子分子水平探讨了P(AM/AANa/AMPSNa)的耐盐机理。实验结果表明,在相同浓度下,不同阳离子对P(AM/AANa/AMPSNa)黏度影响能力的大小顺序为:Ca2+>Mg2+>Na+。与HPAM分子相比,在P(AM/AANa/AMPSNa)分子链上一定量的磺酸基增强了分子链内带负电基团的静电排斥作用,且对阳离子吸引弱,有效增加了分子链流体力学体积;强极性的磺酸基使水化层更致密,溶液中阳离子在穿透水化层时需克服更大的能量势垒,导致阳离子对带负电基团的静电屏蔽作用较弱,使P(AM/AANa/AMPSNa)更耐盐。

接枝共聚物对乙烯-乙烯醇共聚物/聚乙烯共混物结构及性能的影响

通过熔融共混法制备了乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)/低密度聚乙烯(LDPE)共混物,再加入马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)用于促进EVOH的分散性。利用DSC、SEM、力学性能测试、阻隔性能测试等方法表征了共混物的结构及PE-g-MAH的加入对共混物性能的影响。实验结果表明,LDPE与EVOH不相容,EVOH以球形颗粒均匀分散在LDPE基体中,添加PE-g-MAH后可显著改善EVOH的分散性,大幅降低EVOH的结晶温度,进一步提高EVOH/LDPE共混物的强度及对一类萜类物质的阻隔性能。另外,当EVOH含量为10%(w)时,EVOH/LDPE共混物的阻隔性能相对纯LDPE有明显提升,之后进一步提高EVOH含量,阻隔性能变化不大。

全氟-2,2-二甲基-1,3-二氧环戊烯-四氟乙烯共聚物平均分子量、分子量分布和流变特性

全氟-2,2-二甲基-1,3-二氧环戊烯-四氟乙烯(PDD-TFE)共聚物是高性能含氟聚合物,开展PDD-TFE共聚物平均分子量(MW)、分子量分布(MWD)和流变特性研究对拓展其加工应用有重要意义。鉴于溶液法测定PDD-TFE共聚物MW及MWD存在难度,建立了由动态流变法和动态黏弹法获得PDD-TFE共聚物MW及MWD的改进方法。根据Fox方程、共聚物结构和性能参数得到了PDD-TFE共聚物的零切黏度与MW之间的关系;通过Carreau-Yasuda方程拟合PDD-TFE共聚物的复数黏度与频率之间的关系,得到了零切黏度。在实验测定PDD-TFE共聚物的储能模量与频率关系基础上,应用动态黏弹法得到其MW及MWD,并进一步研究了220℃时PDD-TFE共聚物的MW及MWD对共聚物熔体流变特性的影响,发现共聚物的MWD越宽,共聚物熔体的“剪切变稀”行为越明显;随着共聚物MW增大,共聚物熔体的非牛顿性越强。

AA-AM-SBMA三元共聚物增稠剂合成及性能

采用水溶液聚合法,以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)和两性单体甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱(SBMA)为主要原料,过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发剂体系,合成出压裂用低伤害三元共聚物增稠剂AA-AM-SBMA。采用红外光谱、核磁共振氢谱、扫描电镜等对AA-AM-SBMA的结构进行了表征。结果表明,在35℃下采用注入水配制时,AA-AM-SBMA的增黏、悬砂性能与部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)相当;当配液水的氯化钠浓度大于3 000 mg/L时,AA-AM-SBMA能表现出较强的耐盐性能;配液水的氯化钠浓度为6 000 mg/L时,3 000 mg/L的AA-AM-SBMA溶液的表观黏度比相同条件下的HPAM溶液高58.4%。AA-AM-SBMA在120℃下放置2 h的降解率高达95.13%,比相同条件下HPAM的降解率高3.19%。岩心渗透率恢复率测定实验结果表明,AA-AM-SBMA对应的渗透率恢复率为95.27%,比相同条件下HPAM的高4.52%,表明SBMA的引入有利于降低增稠剂对岩心渗透率的伤害。

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。

材料界的轻骑兵——环烯烃类共聚物

通过一名普通大学生在国庆期间的武汉之旅,描述了她与华为Mate 60、食品包装袋和医疗器械的几次偶遇,并借此以生动活泼的方式向读者介绍了环烯烃类共聚物(COC)材料及其在光学器件、塑料包装和生物医学领域的典型应用。

P(AN-MA-AMPS)共聚物的制备及其溶液的流变性能研究

以丙烯腈(AN)、丙烯酸甲酯(MA)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸(AMPS)为反应单体,以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,通过溶液聚合制备三元共聚物P(AN-MA-AMPS);在AN/MA/AMPS质量比为97.51.51.0的聚合体系下,研究反应条件对单体转化率、产物相对分子质量的影响;配制不同浓度的P(AN-MA-AMPS)溶液,研究P(AN-MA-AMPS)溶液的流变性能。结果表明:共聚反应的单体转化率随反应时间、反应温度、单体浓度和引发剂用量的提高均相应提高;P(AN-MA-AMPS)的相对分子质量随反应时间的增加而提高,随单体浓度的增加先升后降,随反应温度和引发剂用量的提高而下降;较佳的共聚反应条件为总单体质量分数22%、引发剂质量分数0.6%、反应温度60℃、反应时间12 h;P(AN-MA-AMPS)溶液的表观黏度、储能模量和损耗模量均随温度升高而降低,随溶液固含量增加而增大。

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。

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。

多基团低磷共聚物阻垢剂的合成及性能研究

采用过硫酸铵作为引发剂,以马来酸酐(MA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和次磷酸(HPA)为单体,合成一种新型低磷共聚物阻垢剂MA-AMPS-HPA,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X射线粉末衍射(XRD)与静态阻垢试验,分析了该共聚物的结构对CaCO_(3)生成的影响及阻垢性能。结果表明,阻垢剂适宜的制备条件为:单体配比n MA∶n AMPS∶n HPA为1∶0.8∶0.4,引发剂用量为10%(w),反应温度为90℃,反应时间为10 h。在未添加抑制剂的情况下,CaCO_(3)结晶主要以六面体方解石晶型为主,并含有少量文石晶型。添加MA-AMPS-HPA后,CaCO_(3)结晶为方解石、文石和球霰石混合物,表明该低磷共聚物对方解石的形成具有一定抑制作用。MA-AMPS-HPA的阻垢性能最高可达94.82%,优于PASP和PESA阻垢剂20%以上,阻垢性能几乎接近含磷阻垢剂HEDP、PBTCA和ATMPA。

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.

AgBr纳米微粒和阳离子共聚物修饰的壳聚糖基抗菌复合物的制备及抗菌活性研究

双重抗菌机制的多孔状抗菌复合材料相较于仅具有单一抗菌机制的一维材料而言,具有更大的比表面积和高效稳定的抗菌活性,这是其重要的优势。首先以丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和对苯乙烯磺酸钠(SPS)作为聚合单体,合成了两亲性的聚丙烯基(PBGS)共聚物。然后,将得到的PBGS共聚物与壳聚糖(CS)通过共价键交联,继而合成了壳聚糖/三元共聚物(PBGS-C)复合物。合成的PBGS-C复合物再与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)发生离子交换反应,制备得到了具有季铵阳离子基团的壳聚糖/PBGS共聚物(PBGS-C/N)抗菌复合物。最后,采用银离子对PBGS-C/N抗菌复合物继续功能化的方法,合成了具有接触/释放双重抗菌机制的AgBr纳米微粒和阳离子共聚物修饰的(AgBr@PBGS-C/N)抗菌复合物。AgBr@PBGS-C/N抗菌复合物的组成和形貌通过红外光谱(FT-IR)、X光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等测试进行确认。此外,它的抗菌活性通过大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行了评估。结果表明:AgBr@PBGS-C/N抗菌复合物具有三维多孔结构和良好的抗菌活性,有望用于环保、医疗、食品加工等领域。

热致自卷曲左旋聚乳酸/聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米纤维血管支架制备及其性能

为研究热致自卷曲与生长因子梯度化修饰对血管内皮化的促进作用,使用左旋聚乳酸(PLLA)和聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)作为材料,通过静电纺丝技术制备了具有热致自卷曲特性的PLLA/PLGA纳米纤维血管支架。通过静电喷雾技术制备了梯度生长因子修饰血管支架内层,并对其自卷曲、微观结构、生物相容性及内皮化功能进行表征。结果表明:制备的PLLA/PLGA血管支架具备多层取向纳米纤维结构,厚度为(6.75±0.4)μm,具有出色的生物相容性,可在37℃条件下自卷曲成管状结构;血管支架内层膜对生长因子成功进行了梯度修饰,修饰后血管支架的细胞迁移距离是未修饰的3.5倍,从而加快了内皮细胞迁移,促进血管内层的快速内皮化。

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%。

多壁碳纳米管杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物载体的制备及性能

苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(SDB)为载体的Pt/SDB疏水催化剂是氢-水液相催化交换(LPCE)技术的重要材料。针对SDB载体疏水性不强和强度低等问题,通过KH570,KH560和KH550硅烷偶联剂改性多壁碳纳米管(MWCNTs),再杂化改性SDB载体。结果表明:杂化改性的SDB载体的水接触角提高了20°以上,抗压强度为基础SDB载体的1.6~3.8倍,热重分析的初始热分解温度提高了4.6~15.8℃。KH570处理的MWCNTs含有双键,可实现与苯乙烯、二乙烯基苯的三元共聚且掺杂均匀,杂化改性SDB载体效果最佳。

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。

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。

碘转移本体聚合制备PS-b-PBA-b-PS共聚物:聚合动力学、结构和性能

以碘仿为链转移剂、偶氮类化合物为引发剂,通过碘转移本体聚合合成碘封端聚丙烯酸丁酯(I-PBA-I),并以其调节苯乙烯扩链聚合,制得聚苯乙烯-b-聚丙烯酸丁酯-b-聚苯乙烯(PS-b-PBA-b-PS)共聚物,研究了聚合动力学、共聚物结构和性能。发现丙烯酸丁酯均聚和苯乙烯扩链聚合均符合活性自由基聚合特征,反应初始BA与CHI3物质的量比n_(BA,0)/n_(CHI3,0)从100/1增至1 000/1时,I-PBA-I数均分子量由15 000增大到134 500;以数均分子量为28 400的I-PBA-I为大分子链转移剂,反应初始BA与St物质的量比n_(BA,0)/n_(St,0)为1/1、1/2、1/3和1/4时扩链得到数均分子量分别为46 000、69 000、97 500、127 000的PS-b-PBA-b-PS共聚物;嵌段共聚物微相分离,在增韧的同时保持一定的透光率,PS与PBA物质的量比n_(PS)/n_(PBA)为3.85/1的嵌段共聚物抗冲强度与商品化阴离子活性聚合苯乙烯-丁二烯嵌段共聚树脂相当。

甲醛与环氧氯丙烷交替共聚物制备及其表征

采用自制的三氟化硼-二苯基亚砜复合物催化剂,以三聚甲醛与环氧氯丙烷通过阳离子开环聚合的方法共聚合成出一种新型甲醛与环氧氯丙烷交替共聚物,并探究了不同反应条件对共聚结果的影响。采用了傅里叶红外光谱、核磁共振谱、凝胶渗透色谱等对所得共聚物的结构进行了表征。结果表明,该聚合反应在甲醛与催化剂摩尔比例为50:1、甲醛与环氧氯丙烷摩尔比例为1:1、反应时间为8 h、反应温度为25℃的条件下进行反应产率可达到84.52%。由凝胶渗透色谱结果表明,该条件下共聚物的Mn=3.60×10^(3),分子量分布指数PDI=1.32。傅里叶红外光谱、核磁共振谱分析的结果表明,该共聚物为交替共聚物。

星型PLLA-PEG嵌段共聚物纤维膜的制备及其亲水性能

星型结构相比较于线型结构具有更稳定的形态和更优异的力学性能。选用季戊四醇(PET)为引发剂,辛酸亚锡(Sn(Oct)_(2))为催化剂,通过L-丙交酯(L-LA)的开环聚合(ROP)制备星型端羟基聚(L-丙交酯)(s-PLLA),并与聚乙二醇(PEG,相对分子质量为1000)缩合制备四臂星型聚(L-丙交酯)-聚乙二醇共聚物(s-PLLA-PEG)。采用^(1)H-核磁共振、^(13)C-核磁共振、傅里叶变换红外光谱、超高效聚合物色谱仪对产物进行表征,并用静电纺丝技术制备s-PLLA-PEG纤维膜进行亲水性能测试。结果表明:s-PLLA-PEG共聚物被成功合成;相对于s-PLLA,s-PLLA-PEG的熔体温度和玻璃化转变温度降低,柔韧性得到改善,韧性增强;s-PLLA-PEG纤维膜对水的接触角是84.10°,随着时间的推移,接触角逐渐减小,最终水被纤维膜完全吸收,相比较s-PLLA纤维膜具有更强的亲水性。该研究表明,PEG嵌段的引入可以有效改善s-PLLA纤维膜的亲水性,展现出静电纺s-PLLA-PEG纤维膜在医用敷料领域的应用前景。