双向形状记忆结晶聚合物及其复合材料的研究进展

形状记忆聚合物是一种典型的智能材料,具有质轻、形变量大、可对多种刺激进行响应等优点.根据形状记忆过程的可逆性进行分类,形状记忆效应可以分为2种:单向与双向形状记忆效应.与不可逆的单向形状记忆过程相比,双向形状记忆过程是可逆的,样品不需要使用者进行再次变形,就可以在原始形状与临时形状之间进行可逆转换,因此其具有极高的实用价值与广阔的应用前景,受到各国研究人员的广泛关注,成为当前的研究热点之一.本文总结了近年来所研究的双向形状记忆结晶聚合物及其复合材料,包括恒外力条件下(外力≠0)的准双向形状记忆结晶聚合物,无外力条件下的双向形状记忆结晶聚合物及其复合材料.具体来说,前者包括在恒外力作用下的化学或物理交联的结晶聚合物.后者包括双层或核-壳聚合物复合材料、由分步交联得到的双网络交联结晶聚合物、化学交联的双组分结晶聚合物、具有较宽熔融转变的化学交联结晶聚合物与物理交联的结晶聚合物.重点关注了这些材料的制备方法、影响因素及相应的双向形状记忆机理,并对其研究前景进行了展望.

聚合原位合成含螺吡喃组装体及其光响应研究

具有光响应性的采用乙醇相分散共聚的方法将螺吡喃基团引入聚合原位自组装体系,合成了具有光响应性的聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯-b-聚(甲基丙烯酸苄酯-co-甲基丙烯酸螺吡喃酯)(PDMA-b-P(BzMA-co-SPMA))共聚物组装体.通过调节BzMA、SPMA和PDMA的投料比,制备了球形胶束、蠕虫状胶束、"章鱼"状组装体、囊泡、实心粒子等不同形貌的组装体.所得组装体分散液具备良好的紫外响应显色性:在交替的UV(紫外)/可见光照射下,组装体分散液发生无色-蓝色的可逆转变.使用光响应组装体墨水绘制的文字和图案可以实现在UV/可见光照射(或升温)下的可逆显示与隐藏.这种方法可拓展应用于文字和图案的打印,实现精细图案的大批量快速制备.二维光响应图案具备良好的稳定性,且光响应过程具备良好的可循环性.

长碳链聚醚酰胺弹性纤维开发及其弹性机理

以长碳链聚酰胺弹性体为原料,通过熔融纺丝技术制备了高性能化新型长碳链聚醚酰胺(LPAE)弹性纤维.该弹性体是以基于生物来源单体的长碳链聚酰胺为硬段,以聚醚为软段,其弹性可通过调节软硬段比例有效调控.测试结果表明,与目前市场上应用广泛的氨纶莱卡(LYCRA)相比,软段含量较高的LPAE纤维具有高断裂伸长,低初始模量的特点;在200%伸长范围内,其弹性回复率与氨纶相当,耐热性优于氨纶.分析得知,LPAE纤维的高弹性源于硬段聚酰胺存在强氢键相互作用且结晶度高,同时硬段充当物理交联点;软段具有良好的柔性,可以发生大变形,这种软硬段交替的嵌段分子链结构形成三维网络.大应变下,LPAE纤维弹性回复率降低是由分子链滑移及软段拉伸诱导结晶共同造成的.

纤维素醋酸丁酸酯/碳纳米管混合基质膜的气体分离性能

通过溶液复合-溶液成膜的方法,制备了一系列纤维素醋酸丁酸酯（CAB）/多壁碳纳米管（MWCNTs）的新型混合基质膜.表征了CAB/MWCNTs膜材料的形貌、结构与力学性能.结果表明,MWCNTs与CAB界面未见明显缺陷存在,混合基质膜材料具有良好的力学性能.进一步考察了不同MWCNTs含量（2 wt%~30wt%）对CAB/MWCNTs混合基质膜材料的气体分离性能的影响.发现,随着混合基质膜中MWCNTs含量的增加,其对几种测试气体（O2、N2、CH4、CO和CO2）的渗透系数均明显提高,尤其是常见气体对中的＂快气＂——O2和CO2的渗透系数提高显著：当MWCNTs含量为30 wt%时,所制备的混合基质膜对O2和CO2渗透系数分别达到40.24和180.20 Barrer,比纯CAB膜分别提高了约300%和260%;同时,混合基质膜对多种气体对均表现出优异的分离效果.