基于微流控制备梯度共聚物/双金属纳米粒子复合胶束及双刺激响应性和催化性能

将油酸改性的Fe_(3)O_(4)磁性纳米粒子、丙烯酸和甲基丙烯酸三氟乙酯的梯度共聚物和硝酸银在同轴微流控装置内进行共组装,然后在微流控通道外经透析、还原得到梯度共聚物/磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子/银纳米粒子复合胶束。调节微流控的流速参数,研究内外相流体的流速比对复合胶束粒径及形貌的影响。以动态光散射仪、透射电镜等详细研究了复合胶束的温敏性,并探究了不同温度时复合胶束的催化性能;利用振动样品磁强计测试复合胶束的磁响应性。结果表明,提高内外相流速比会使复合胶束粒径增大。复合胶束表现出温敏性和磁响应性,升高温度会使复合胶束的粒径增大,外加磁场能使复合胶定向聚集并回收再利用。复合胶束可以用作硼氢化钠还原对硝基苯酚反应的催化剂,温度对其表观催化反应速率常数的影响十分明显,并在循环使用3次后仍具有81.9%的催化效率。

原子转移自由聚合的研究新进展

电子转移生成催化剂原子转移自由聚合(AGET ATRP)和电子转移再生催化剂原子转移自由基聚合(ARGET ATRP)是两种新型的原子转移自由基聚合体系,它们不仅克服了传统原子转移自由基聚合体系(NormalATRP)中低价态过渡金属催化剂容易氧化、用量大、后处理困难等问题,而且在制备嵌段共聚物的过程中不会生成均聚物,可以进行本体、溶液、细乳液聚合,尤其是使电子转移再生催化剂原子转移自由基聚合体系中催化剂浓度降到10×10-6,对原子转移自由基聚合的工业化应用产生了深远影响。综述了这两种原子转移自由基聚合的最新研究进展,包括目前适用于该引发体系的单体、引发剂、过渡金属络合物、配体和还原剂,展望了原子转移自由基聚合的发展。

高强度超拉伸全物理交联双网络水凝胶的制备与性能

以锂藻土(Laponite)与聚丙烯酰胺(PAM)间的氢键交联作用网络形成第1网络、以三价铁离子(Fe^(3+))与海藻酸钠(Alginate)间的离子交联作用形成第2网络,制备了锂藻土-聚丙烯酰胺/Fe^(3+)-海藻酸钠(Laponite-PAM/Fe^(3+)-Alginate)全物理交联双网络水凝胶。通过扫描电镜表征了Laponite-PAM/Fe^(3+)-Alginate双网络水凝胶的微观结构,探究了Fe^(3+)浓度和锂藻土含量对Laponite-PAM/Fe^(3+)-Alginate双网络水凝胶力学性能的影响,并通过拉伸-回复测试表征了水凝胶的回复性能和抗疲劳性能。结果表明,Laponite-PAM/Fe^(3+)-Alginate全物理交联双网络水凝胶内部具有致密的三维网络结构,其断裂强度可达2.4 MPa,断裂伸长率可达2600%,韧性可达44.8 MJ/m^(3),具有优异的力学性能、良好的回复性能及抗疲劳性能。

低化学交联反蛋白石水凝胶的制备及多重刺激响应性

将物理交联与化学交联相结合,利用蛋白石结构光子晶体模板法制备了低化学交联的聚N-异丙基丙烯酰胺/丙烯酸(C-dots/BIS-P(NIPAm-AA))反蛋白石结构光子晶体水凝胶(IOH_(P(NIPAm-AA)))。其中,pH敏感性单体丙烯酸(AA)和温敏性单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)的引入赋予了IOH_(P(NIPAm-AA))多重刺激响应性。通过扫描电镜表征了IOH_(P(NIPAm-AA))的内部微观结构,探究了共聚单体AA含量对IOH_(P(NIPAm-AA))的影响,并基于结构色的变化来研究IOH_(P(NIPAm-AA))对外部刺激的响应行为。结果表明,低化学交联的IOH_(P(NIPAm-AA))具有规整有序的三维大孔结构。随着共聚单体AA用量从0.54 mL增大到0.9 mL,IOH_(P(NIPAm-AA))的结构色由蓝色转为蓝绿色再变为黄绿色,同时反射光谱发生了明显的红移。IOH_(P(NIPAm-AA))对pH、温度和溶剂有灵敏的响应,在这些因素刺激下,IOH_(P(NIPAm-AA))的结构色发生显著变化,其最大反射峰波长也产生了相应的移动。因温敏性单体NIPAm的存在,IOH_(P(NIPAm-AA))的结构色在近40℃呈现可逆的出现-消失。

含氟梯度共聚物/银纳米粒子复合胶束的微流控制备及温敏性

首先通过微流控组装法制备丙烯酸-甲基丙烯酸三氟乙酯梯度共聚物/银离子复合胶束,然后通过硼氢化钠还原复合胶束上的银离子,最终得到梯度共聚物/银纳米粒子复合胶束(PAA-grad-TFEMA/Ag NPs复合胶束),其中银纳米粒子分布在复合胶束的亲水壳层。在确定PAA-grad-TFEMA自组装发生的临界含水量的基础上,结合计算模拟对形成复合胶束的微流控组装过程进行分析,并探讨了外相溶液中电解质含量对复合胶束形态结构的影响,详细研究了PAA-grad-TFEMA/Ag NPs复合胶束的温敏性。结果表明,内、外相溶液在微通道内快速混合,使混合溶液的水含量很快到达PAA-grad-TFEMA的临界水含量以上(质量分数8%),因此复合胶束能顺利通过微流控组装法形成,并且外相溶液中NaCl浓度对PAA-grad-TFEMA/Ag NPs复合胶束的形态、尺寸具有明显的影响。PAA-grad-TFEMA/Ag NPs复合胶束因共聚物链段具有梯度结构,在40~65℃表现出温敏性,复合胶束平均尺寸随温度升高而减小。

氟含量对含氟丙烯酸酯共混乳胶膜梯度结构和表面性能的影响

首先将制备出的平均粒径较小的含氟丙烯酸酯均聚物乳液与平均粒径较大的纯丙烯酸酯共聚物乳液按不同的比例(1/9,2/8,3/7,4/6,5/5)共混,接着将各共混乳液在室温下(20℃)玻璃基材上干燥后,于110℃/210℃下热处理一段时间.运用接触角法,XPS、AFM、SEM-EDX等详细研究了共混乳胶膜中含氟组分含量对膜自组织形成的梯度结构和表面性能的影响.研究结果表明,当共混体系中氟组分含量达到30 wt%后,室温成膜后在整个膜与空气界面都有足量含氟乳胶粒富集,膜与玻璃界面几乎无含氟粒子,经110℃退火2 h后膜与空气接触面被含氟组分占据,具备纯含氟丙烯酸酯表面性能,含氟组分从膜与空气接触面到膜与玻璃接触面浓度梯度减少,膜与玻璃接触表面主要是纯丙烯酸酯聚合物组分.另外,增加体系中氟组分含量高于30 wt%,可以使膜厚方向上氟组分的浓度梯度结构尺度更大,但膜与玻璃界面的氟含量也会略有增加,而过低(<30 wt%)的氟组分含量使膜中梯度结构及两界面异性不明显.

含氟丙烯酸酯与苯乙烯共聚物的RAFT合成及表征

通过可逆加成-断链链转移(RAFT)溶液聚合,以三硫代碳酸酯为RAFT试剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,1,4-二氧六环为溶剂,制备甲基丙烯酸(2,2,2-三氟)乙酯(TFEMA)和苯乙烯(St)共聚物.详细研究了不同引发剂的用量、RAFT试剂与引发剂摩尔比以及聚合温度等实验条件对聚合反应过程的影响.通过GPC、FTIR测试共聚物的分子量、分子量分布和分子结构,并用静态接触角仪和AFM分别表征聚合物膜的接触角、表面能及膜的表面形貌.