笼型低聚倍半硅氧烷/硅橡胶复合材料的制备及性能进展

利用笼型低聚倍半硅氧烷(POSS)对聚合物进行改性,已经成为近年来高分子材料领域的研究热点。其中,将POSS作为功能填料引入硅橡胶,制备POSS/硅橡胶复合材料,是有机硅材料改性的重点方向。与其他填料相比,POSS具有独特的有机-无机杂化结构,同时具备纳米级尺寸且粒径均一,可以在聚合物基体中达到分子水平的分散。POSS的这些优点使硅橡胶材料的性能进一步优化,可大大拓宽其应用范围。POSS所具有的类似SiO 2的笼型内核,赋予其较高的耐热性和优良的力学性能。因此,POSS的引入对硅橡胶材料的热稳定性能和力学性能的影响尤其显著。近几年,随着具有特殊官能团的新型POSS单体的出现,POSS/硅橡胶复合材料的性能得到进一步提升,在一些特殊领域获得一定应用。POSS作为阻燃填料,已经在硅橡胶绝热材料领域取得了不错的应用效果;将某些含氟的POSS单体引入硅橡胶中,能够明显降低硅橡胶材料的介电常数,可将其作为性能优良的低介电材料使用;用POSS作为填充粒子制备的POSS/硅橡胶混合基质膜,兼具有机膜与无机膜的优势,同时具有较高的热稳定性,已经在气体分离、生物醇回收等领域展现出较好的应用前景。然而,POSS由于在室温下容易结晶,导致其在聚合物基体中的分散稳定性较差,进而影响复合材料的性能。近几年,研究人员针对POSS在硅橡胶基体中的分散性能进行了大量研究。从分散机理入手,考察了制备工艺、POSS种类等对分散性能的影响;研究了POSS分散状态与复合材料性能的关系,取得了显著的成果。未来仍需要加大研究力度,明确POSS在聚合物中的分散机理,找到提高分散稳定性的方法。本文首先总结了POSS单体的合成方法以及POSS/硅橡胶复合材料的制备方法。然后综述了POSS/硅橡胶复合材料的性能研究进展,主要包括:力学性能、热稳定性能、阻燃性能、介电性能以及渗透分离性能。最后对POSS/硅橡胶复合材料的发展趋势进行了展望。未来,随着新型POSS单体的出现以及复合材料制备工艺的进步,POSS/硅橡胶复合材料的性能将获得更大的提高,其应用领域也将得到进一步拓展。

无油压缩机用高性能固体润滑材料研究进展

基于天然气压缩机对高性能固体润滑材料的迫切要求,介绍了我国压缩机用固体润滑材料存在的主要问题和技术难题,从多元聚合物复合、纤维增强、纳米改性和热致结晶聚合物改性等方面综述了高性能聚合物基固体润滑材料的研究进展和发展趋势,提出了高性能无油压缩机用固体润滑材料的解决途径。以耐高温聚合物与热致结晶聚合物复合聚四氟乙烯为基础树脂,采用改性碳纤维为增强填料,利用纳米改性技术、表面处理技术等措施,有望提升我国高性能固体润滑材料在高温条件下的耐压、耐磨性能,满足我国天然气压缩机用固体润滑材料的性能要求。

耐辐照硅油的研究进展

着眼于高端制造领域用高性能液体载体的需求,从耐辐照硅油的性能、原理、制备方法以及评价手段等方面综述了耐辐照硅油的进展,展望了苯基硅油广泛的应用前景以及耐辐照硅油的发展方向。

纤维式太阳能界面蒸发器的构建及其水通道对热量损失影响规律

淡水资源短缺的问题是全世界面临的巨大挑战。太阳能驱动的海水淡化技术利用了自然界中极为丰富的太阳能和海水资源作为动力和处理源,是解决淡水短缺问题的可持续方案,而且能够最大程度地降低化石能源的消耗和碳足迹的产生,但高效、低成本的太阳能界面蒸发器仍然十分短缺。通过对聚丙烯腈纤维亲水化改性并沉积聚吡咯,得到了具有良好光热升温效果与高效水传递功能的光热纤维。利用其灵活的加工性能,将纤维在低成本绝热材料——发泡聚苯乙烯上缠绕包覆制备出了经济、高效的界面蒸发器。构建不同数量水传输通道的界面蒸发器研究其热质传输规律,为太阳能界面蒸发器的发展提供了新的思路和理论基础。

N′,N-二-(2-羟乙基)-草酰胺的制备方法研究

以甲醇为溶剂,草酸二乙酯与单乙醇胺为原料制备了N′,N-二-(2-羟乙基)-草酰胺,并对其进行红外光谱分析。研究溶剂用量、反应物配比、反应温度与保温时间对N′,N-二-(2-羟乙基)-草酰胺产率的影响。结果表明:最佳工艺条件为甲醇作溶剂,甲醇与草酸二乙酯质量比=5∶1,反应物摩尔比n(草酸二乙酯)∶n(单乙醇胺)=1∶2.3,反应温度为70℃,保温时间1.5h,此时N′,N-二-(2-羟乙基)-草酰胺产率达到97.1%。

含有生物质纤维的聚酰亚胺薄膜的制备及性能测试

聚酰亚胺(polyimides,PI)是以二酐或二胺合成的耐高温聚合物,因其耐高温性能强成为使用温度最高的工业化聚合物材料之一。针对目前PI薄膜在强度方面存在的断裂延伸率低、拉伸强度低等问题,通过调节聚合物的质量浓度、比例、加料方式、加入生物质纤维等方式制得了不同强度的聚酰亚胺薄膜。以4,4-二氨基二苯醚和3,3,4,4-联苯四甲酸二酐作为反应的前驱体,在交联剂的存在下,采用正加料法制备聚酰胺酸(polymer polyacrylic acid,PAA),将制备好的PAA放置在表面铺有均匀藕丝的培养皿中,加热使其亚胺化,制得聚酰亚胺薄膜。结果表明含有藕丝的聚酰亚胺薄膜的断后标距和弹性模量均低于未掺杂藕丝的薄膜,其中PI-2%藕丝断裂延伸率为6.49%,抗拉强度达67.33 MPa,最大力数据为57.47 N,远高于未掺杂藕丝薄膜力学数据。研究表明藕丝纤维的加入在一定程度上增强了薄膜的力学性能。

嵌段分散剂在制备水性无树脂色浆中的应用

采用可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)合成了嵌段共聚物聚(丙烯酸铵-co-甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯-co-甲氧基聚丙二醇丙烯酸酯)-b-(丙烯酸丁酯-co-苯乙烯-co-乙烯基吡啶)。用红外光谱测试了共聚物的组成,采用凝胶色谱测试了聚合物的“活性”特征。将嵌段共聚物用作水性分散剂,制备了碳黑色浆和有机颜料色浆。测试色浆的黏度、储存稳定性和与基础漆的相容性,表征了分散剂的应用性能,并与市场上的水性分散剂进行对比。结果显示,用嵌段共聚物分散剂制备的色浆比用市售分散剂制备的色浆储存稳定性好、展色性高。

双氰基荧光染料的合成、光学性质及其生物成像

设计合成了一种A-π-D-π-A型的双光子荧光染料3,6-双(4-乙烯基苯腈)-9-乙基咔唑,测试了其在二氯甲烷(DCM)、乙酸乙酯(EA)、乙醇(Et OH)、乙腈(ACN)、二甲亚砜(DMSO)和磷酸缓冲盐溶液(PBS)等不同溶剂中的紫外吸收光谱、单光子及双光子荧光光谱。化合物3,6-双(4-乙烯基苯腈)-9-乙基咔唑在紫外吸收光谱中存在两个相似的特征吸收带并呈现出复杂的溶剂化效应,在DMSO中具有最大荧光量子产率(86.02%),其相应的活性吸收截面为12.56 GM。在双光子荧光成像方面,染料分子具有优良的细胞膜通透性并且在双光子荧光显微镜下呈现出明亮的绿色荧光,表现出较好的双光子荧光成像性能。这些数据表明,化合物3,6-双(4-乙烯基苯腈)-9-乙基咔唑可用作一种较为理想的双光子荧光标记染料。

含大位阻结构的柔性尿酸转运体1(URAT1)抑制剂的设计、合成和生物活性研究

含柔性萘三唑甲烷结构的尿酸转运体1(URAT1)抑制剂1是一类新型的用于痛风和高尿酸血症治疗的强效候选药物.为了进一步研究其构效关系,探究其分子结构中萘环和三唑环之间CH2连接臂上取代基的空间位阻对候选药物1的生物活性的影响,设计并合成了7个含有大位阻结构的化合物2-[(5-溴-4-取代-4H-1,2,4-三唑-3-基)硫]乙酸钠(2a^2g).所设计的化合物使用了1H NMR,13C NMR和HRMS进行了表征,并测试了它们对URAT1的体外抑制活性.结果发现,CH2连接臂上不能容忍其他取代基,因为引入取代基后活性普遍显著降低,且引入取代基后的分子的柔性越差,活性越弱.本研究的结果对URAT1抑制剂的结构设计具有重要的指导作用.

Sc(Ⅲ)催化硫醇对邻亚甲基苯醌的亲核加成反应合成邻羟基苄硫醚衍生物

以2-[羟基(苯基)甲基]苯酚类化合物和简单的硫醇为原料,1,2-二氯乙烷为溶剂,在Sc(Ⅲ)促进下原位生成邻亚甲基苯醌,并发生亲核加成反应构建邻羟基苄硫醚.该反应在50℃下搅拌2 h即可完成,目标产物产率82%～95%.反应可放大至克级规模.

酮类甲醛荧光探针的合成及其光学性质

设计合成了两种化合物4-氨基4-(4-甲氧基苯基)-3-丁烯-2-酮(1b)和4-氨基-4-(1,3-亚甲二氧基苯基-5-基)-3-丁烯-2-酮(2b),测试了其在不同甲醛含量下的紫外吸收光谱及单光子荧光光谱。当含有100μmol/L和5μmol/L的甲醛时,化合物1b和2b的紫外吸收峰强度分别达到其最大值。在单光子荧光方面,化合物1b的荧光发射峰位置在384 nm,与紫外吸收峰相比红移50 nm。化合物2b的荧光发射峰呈现出双峰形状,其发射峰位置分别在384 nm及411 nm左右。当加入15μmol/L的甲醛时,化合物2b的411 nm处的荧光发射峰明显增强,两峰的重叠程度降低,可作为检测甲醛的特征变化。以上数据表明,化合物1b和2b不仅能够对微量甲醛产生响应,也可作为一种理想平台为更进一步拓宽化合物1b和2b在监测生物体系中甲醛荧光生物成像上的应用奠定理论基础。

FeCl3催化硫醇与亚胺离子的亲核反应

以γ-羟基内酰胺和硫醇为原料,1,2-二氯乙烷为溶剂,在三氯化铁促催化下生成亚胺离子,而后硫醇发生亲核反应构建3-硫醚基异吲哚啉酮类化合物。该反应70℃条件下搅拌6 h即可完成,产率87~94%,该反应底物适用范围广,对于不同的γ-羟基内酰胺类化合物以及不同的伯硫醇和仲硫醇,反应均可以顺利得到相应的产物。

钪催化亚胺离子的生成构建官能化异吲哚啉酮

以γ-羟基内酰胺和醇为原料,1,2-二氯乙烷为溶剂,在三氟甲烷磺酸钪促进下原位生成亚胺阳离子,而后与醇反应构建3-醚基异吲哚啉酮。该反应在80℃条件下搅拌8 h即可完成,目标产物产率85%~93%。该反应底物适用范围广,对于2-苄基-3-羟基异吲哚啉-1-酮、3-羟基-2-苯基异吲哚啉-1-酮和3-羟基-2-苯乙基异吲哚啉-1-酮等不同γ-羟基内酰胺类化合物及其不同的伯醇和仲醇衍生物均可以顺利得到相应产物。

Bi(OTf)3催化乙烯基硫醚对邻亚甲基苯醌的硫杂迈克尔加成反应合成邻羟基苄硫醚衍生物

以2-[羟基(苯基)甲基]苯酚类化合物和乙烯基硫醚为原料,1,2-二氯乙烷为溶剂,在Bi(OTf)3催化下原位生成邻亚甲基苯醌,而后与乙烯基硫醚发生选择性硫杂迈克尔加成反应构建邻羟基苄硫醚。该反应在30℃下搅拌3 h即可完成,目标产物收率78%~88%。该反应化学选择性好,底物适用范围广,底物中2-[羟基(苯基)甲基]苯酚类化合物苯环上具有不同吸电子和给电子取代基,对于苯基乙烯基硫醚和乙基乙烯基硫醚,该反应均可以顺利得到相应产物,并且可放大至克级规模反应。

钪催化硫醇与γ-羟基内酰胺的亲核反应

以γ-羟基内酰胺和硫醇为原料,1,2-二氯乙烷为溶剂,在三氟甲烷磺酸钪促催化下生成亚胺离子,而后与硫醇发生亲核反应构建3-硫醚基异吲哚啉酮类化合物,该反应在80℃条件下搅拌5 h即可完成,产率85%~92%。该反应底物适用范围广,对于不同的γ-羟基内酰胺类化合物以及不同的伯硫醇和仲硫醇,反应均可以顺利得到相应的产物。

Sc(Ⅲ)催化胺对邻亚甲基苯醌氮杂迈克尔加成反应合成贝蒂碱衍生物

邻亚甲基苯醌化合物是一类非常活泼和重要的中间体,被广泛应用于天然产物和药物化学中.以2-[羟基(苯基)甲基]苯酚类化合物和胺为原料,1,2-二氯乙烷为溶剂,在Sc(Ⅲ)促进下原位生成邻亚甲基苯醌,并发生氮杂迈克尔加成反应合成贝蒂碱衍生物.反应在封管条件下90℃搅拌4h完成,以76%~96%的产率得到目标产物.

Zn/Ni双金属接力催化:一锅法分子内环异构化/分子间酰胺化反应构建噁唑衍生物

报道了一种新型的Zn/Ni双金属接力协同催化的串联反应,该方法通过Zn(OTf)2和Ni(ClO4)2·6H2O协同接力催化,一锅法进行分子内环异构化/分子间酰胺化反应构建噁唑衍生物.产物的形成主要是由Zn(OTf)2活化炔丙基酰胺的三键,发生分子内的环化反应构建噁唑啉中间体,由Ni(ClO4)2·6H2O催化3-羟基-2-苯甲基-异吲哚啉-1-酮类化合物形成酰亚胺离子,继而由噁唑啉中间体与酰亚胺离子发生分子间酰胺化反应实现了噁唑分子的合成.优化部分的对比实验证实Zn(OTf)2和Ni(ClO4)2·6H2O的存在对于该串联反应都是必须条件.大体而言,所有反应都是将各反应物和试剂一次性加入,在空气氛围下100℃加热进行反应.含有不同类型给电子取代基、含有不同富电子的芳环、含有不同吸电子取代基的炔丙基酰胺都可以顺利地和3-羟基-2-苯甲基-异吲哚啉-1-酮反应得到相应的噁唑衍生物,相比而言,含有吸电子基团的炔丙基酰胺比含有给电子基团或富电子的炔丙基酰胺所得到的产物的收率要低一些,这可能是因为含有吸电子基团的炔丙基酰胺所得到的噁唑啉中间体活性较低.3-羟基-2-苯基异吲哚啉-1-酮类化合物、3-羟基-2-苯甲基异吲哚啉-1-酮类化合物和3-羟基-2-苯乙基异吲哚啉-1-酮类化合物对反应同样表现出了良好的兼容性.该方法反应条件简单、原子经济性高、官能团兼容性好,对噁唑衍生物合成和酰亚胺离子形成具有重要的意义.

三氟甲烷磺酸钪催化醇对邻亚甲基苯醌的氧杂迈克尔加成反应

邻亚甲基苯醌化合物是一类非常活泼和重要的中间体,被广泛应用于天然产物和药物化学中.报道了以2-[羟基(苯基)甲基]苯酚类化合物和简单的醇为原料,二氯甲烷为溶剂,在三氟甲烷磺酸钪促进下原位生成邻亚甲基苯醌并发生氧杂迈克尔加成反应的方法.反应在40℃条件下搅拌2 h即可完成,以76%~97%的产率得到目标产物.该反应可放大至克级规模反应.

Zn/Y双金属接力催化:一锅法分子内环异构化/分子间阿尔德-烯反应构建α-羟基酰胺噁唑衍生物

报道了一种新型的Zn/Y双金属接力催化的串联反应,该方法通过Zn(OTf)2和Y(OTf)3接力催化,一锅法进行分子内环异构化/分子间阿尔德-烯反应构建α-羟基酰胺噁唑衍生物.产物的形成主要是由Zn(OTf)2活化炔丙基酰胺的叁键发生分子内的环化反应构建噁唑啉中间体,由Y(OTf)3催化1-苄基吲哚啉-2,3-二酮类化合物,继而由噁唑啉中间体与1-苄基吲哚啉-2,3-二酮类化合物发生分子间阿尔德-烯反应,实现了α-羟基酰胺噁唑衍生物的合成.优化部分的对比实验证实,Zn(OTf)2和Y(OTf)3的存在对于该串联反应都是必须条件.所有反应都是将各反应物和试剂一次性加入,在空气氛围下100℃加热进行反应.该方法反应条件简单、原子经济性高、官能团兼容性好,对噁唑衍生物合成具有重要的意义.

Mg-Y体系金属间化合物扩散生长行为的计算模拟

Mg-Y基稀土合金体系中,金属间化合物在基体中的析出和生长动力学与合金性能密切相关,研究金属间化合物的扩散生长行为具有重要意义。针对已有ε-Mg24Y5和δ-Mg2Y金属间化合物形成和生长的扩散偶实验数据,采用数值反演方法计算得到了Mg-Y基稀土合金体系中,固溶体相和金属间化合物相的互扩散系数随成分和温度的变化关系。结果表明,ε-Mg24Y5的扩散系数约为δ-Mg2Y的扩散系数的4倍。同时,采用计算的扩散系数可以定量模拟出实验所测量的元素扩散分布、扩散通量以及金属间化合物层的生长厚度随时间和温度的变化关系。