工科大学生创新实验设计研究

工科院校大学生在国家创新型建设的进程中肩负着极其重要的责任，培养工科类大学生创新型实验设计的综合素质，在现代经济发展中占据着极为关键的地位，也成为各高校所面临的巨大挑战。实施工科大学生创新实验设计，也是培养工科学生的综合素质。本文就基于创新实验设计来研究如何提高大学生的综合素质。

交联结构聚乳酸生物降解材料的研究进展

交联可使聚乳酸(PLA)具有网状结构,有效提高它的热稳定性和力学性能,主要综述了采用化学交联、辐照交联以及分子改性后交联制备PLA的方法,重点介绍了交联PLA常用的多官能度酸酐和异氰酸酯类交联剂的化学交联法、γ射线和电子束辐照的交联方法和通过端基改性聚乳酸形成活性端基的分子改性后交联方法。

在增韧剂作用下PPR的微观结构与性能

采用熔融挤出反应接枝技术自制的聚丙烯分子骨架接枝聚乙烯(PEP)为增韧改性剂对无规共聚聚丙烯(PPR)进行了改性,研究了增韧剂PEP对PPR/PEP共混物力学性能的影响。借助差示扫描量热分析(DSC)和偏光显微镜(POM)研究了PPR/PEP共混物的结晶行为。结果表明,添加PEP的质量分数为8%时,PPR/PEP共混物的室温和低温冲击强度分别提高了18.0%和30.6%,拉伸强度下降了3.4MPa;PEP的加入,使PPR在低温由脆性断裂转变为韧性断裂,PEP具有优异的低温增韧功能;PEP提高了PPR/PEP共混物的结晶温度和结晶度,具有成核作用,且细化了结晶晶粒。

超交联法制备中空微孔聚合物微球

以改性Si O2纳米微球为模板,经乳液聚合在其表面包覆聚苯乙烯-二乙烯基苯(PS-DVB)共聚物壳层,再通过超交联的方法在PS-DVB壳层中形成微孔结构,最后用氢氟酸(HF)除去Si O2内核得到中空微孔聚合物微球(HMPMs)。采用粒度分布仪、红外光谱、透射电镜、比表面积及孔隙分析仪对其形貌和结构进行了表征。结果表明,当DVB含量增加到5%以后,才能获得中心对称的核壳结构Si O2/PS-DVB复合微球;随着DVB含量的增加,中空微孔聚合物的比表面积呈下降趋势,其中DVB含量为0.5%的中空微孔聚合物比表面积达到778.07 m2/g;中空微孔聚合物微球壳层中不仅存在大量微孔,同时存在少量介孔和大孔结构,通过调节DVB的含量在一定程度上可实现对孔结构的调控,这为进一步实现对各种荧光、磁性或药物小分子的负载研究提供了理论依据。

三元乙丙橡胶/聚丙烯体系动态硫化速率及热塑性弹性体定伸应力的影响因素

采用转矩流变仪制备了动态硫化三元乙丙橡胶(EPDM)/聚丙烯(PP)热塑性弹性体(TPV),考察了EPDM/PP共混物的硫化速率及TPV定伸应力的影响因素。结果表明,提高混炼温度、转速及减少EPDM充油量可以提高硫化速率,当混炼温度为195℃、转速为50 r/min、充油质量分数为30%时,TPV的定伸应力达到最大值;随着低双键含量的EPDM(LEPDM)含量的增加,EPDM/PP共混物的硫化速率和TPV的定伸应力逐渐减小,当LEPDM质量分数达到60%时,硫化速率和定伸应力趋于稳定。

力化学再生胶的制备及其结构和形貌

以废旧橡胶粉为原料,制备了力化学再生胶,通过研究活化再生温度、时间以及剪切温度对再生胶中凝胶含量的影响,得到了最佳的再生工艺条件,并对废旧橡胶粉和再生胶的重均相对分子质量、氧硫元素含量、表观形貌及热分析曲线进行了分析。结果表明:最佳的力化学再生工艺条件为温度220℃、时间2.5h、剪切温度70℃;力化学法主要破坏硫交联键,能在较大程度上保持橡胶主链的完整;与废胶粉相比,力化学再生胶表面氧元素的质量分数由23.62%增至26.89%,硫元素的质量分数由1.37%降至1.07%;力化学再生胶的表面形貌极不规整,且呈相互粘结的塑性状态,其热稳定性弱于废胶粉的。

微米级PVDAT＠PS微球的制备及生物应用研究

该研究首次利用功能单体2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪(VDAT)在水相中合成具有生物应用前景的微米级核壳微球。首先,我们利用分散聚合制备出了微米级,单分散,且表面带有足够负电荷的聚苯乙烯微球(PS)模板。再利用半连续无皂乳液聚合法在阳离子引发剂的作用下,于水相中将微溶于热水的单体VDAT引发聚合。通过静电作用将带正电荷的VDAT聚合物(PVDAT)包覆于带负电荷的PS微球表面,成功合成PVDAT@PS功能微球。最后利用该功能微球对不同双链DNA的吸附,初步研究其在生物领域的应用。

活性聚乳酸的制备与性能

利用季戊四醇、丙烯酸与乳酸合成支化结构的端双键聚乳酸,再经热固化制备交联聚乳酸。通过红外光谱仪、凝胶渗透色谱仪和差示扫描量热仪对材料的结构和性能进行研究。结果表明,季戊四醇用量越少的聚合物分子量越大,但其凝胶含量则持续下降,且季戊四醇的加入降低了聚合物的玻璃化转变温度和熔融温度。

JS防水涂料用有机硅改性醋丙乳液的制备及性能研究

采用预乳化种子乳液聚合和半连续滴加工艺,制备了JS防水涂料用有机硅改性醋丙乳液,讨论了有机硅用量、乳化剂比例及用量、引发剂用量对聚合过程和涂膜性能的影响以及共聚物序列结构的变化。结果表明,在乳化剂配比OP-10/MS-60=1∶1、乳化剂总用量为2%、引发剂用量为0.5%时聚合具有很好的稳定性;同时,有机硅参与共聚使得改性醋丙乳液的吸水率明显降低;半连续滴加工艺较好地克服了由于单体竞聚率差异较大带来的共聚物组成不均一的缺陷。

废旧橡胶回收利用再生剂研究进展

对国内外橡胶再生中使用的各种再生剂基本情况进行了综述,着重对有机类再生剂、无机类金属化合物再生剂、De-Link再生剂、植物再生剂的研究现状和机理及其优缺点进行了系统阐述,为橡胶再生技术提供了借鉴与参考。

羧基化单分散交联微孔聚苯乙烯微球的制备

以苯乙烯为主单体,丙烯酸为功能单体,二乙烯基苯(DVB)为交联剂,偶氮二异丁腈为引发剂,乙腈和甲苯为溶剂,采用回流沉淀聚合法合成了单分散羧基化交联聚苯乙烯微球;然后以1,2-二氯乙烷为溶胀剂,二甲氧基甲烷为外交联剂,在三氯化铁的催化下发生傅-克超交联反应,实现微孔化。采用傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、激光粒度及Zeta电位、比表面积及孔隙分析对微球结构进行了表征。结果表明,通过实验可以得到具有良好球形形貌和单分散性的交联微孔聚苯乙烯微球;随着丙烯酸含量增加,交联微球的带电量增加;随着DVB含量的增加,实现了微孔化且比表面积呈上升趋势,其中当DVB用量为60%时,其比表面积达到606.06 m2/g。

机械力化学法再生废旧橡胶研究进展

机械力化学法是一种高效、节能、环保的废旧橡胶再生技术。为了探究不同力化学方法对废旧橡胶再生的影响,综述了几种不同形式的机械力化学法实现废旧橡胶再生的进展,详细介绍了挤出机、固相力化学反应器等在废旧橡胶再生领域的应用,简单概括了传统塑料加工设备如开炼机、密炼机再生胶的情况。新的加工设备和力作用方式将会是废旧橡胶再生技术发展的重要方向。

密炼法制备再生橡胶及二次硫化胶的研究

采用密炼法利用转矩流变仪再生废旧轮胎橡胶,考察了再生温度、再生时间、转子转速等对溶胶含量以及最低扭矩的影响,并通过傅里叶红外光谱仪、无转子硫化仪、扫描电子显微镜以及溶胶含量测定、力学性能测试,对再生胶的结构和性能进行了表征,获得了最佳的再生方案,确定了再生胶二次硫化的适宜硫化剂用量。

石墨烯在聚合物改性中的应用进展

单个片层石墨烯具有独特的二维结构和突出的优异性能,具有巨大的应用潜力。将石墨烯引入聚合物基体制备纳米复合材料可显著提高材料的综合性能,这种新型纳米材料已成为研究的热点。文章概述了石墨烯在聚合物改性的最新应用进展,介绍了原位聚合法、熔融共混法和溶液共混法制备石墨烯复合材料的研究现状。

氮掺杂TiO_2中空复合微球的制备及可见光光催化性能

为了提高TiO2的可见光光催化性能,以微米级聚苯乙烯微球为模板,钛酸四丁酯为前驱体,三乙胺为氮源,采用静电吸附自组装法制备了粒径为1.20μm、壳层的厚度约为30nm且球形形貌良好的氮掺杂TiO2中空复合微球,采用SEM、XPS、XRD和紫外-可见分光光度计研究了其结构及光催化性能。结果表明:氮进入TiO2晶格内取代了部分O并改变了晶格中Ti和O的化学状态,但对TiO2晶型结构没有明显影响;氮掺杂后的TiO2中空复合微球禁带宽度变窄,氮掺杂TiO2中空复合微球不仅在紫外区有较强的光吸收能力,在可见光区也表现出较强的光响应性,对甲基橙的光催化降解率较Degussa P25型纳米TiO2的明显增强。研究结果对TiO2在光催化领域的应用具有理论指导意义。

煅烧温度对N掺杂TiO_2中空介孔微球光催化性能的影响

以三乙胺为氮源,采用层层自组装和高温煅烧方法制备球形形貌良好的N掺杂TiO2中空介孔微球(N-THS),使用XPS、XRD、UV-VisDRS等手段研究了煅烧温度对其结构和光催化性能的影响。结果表明,N进入TiO2晶格内取代了部分O元素并改变了晶格中Ti和O的化学状态;在400-600℃煅烧所得TiO2呈现锐钛矿相结构,将煅烧温度提高到700℃则出现向金红石相的转变,且TiO2的晶粒尺寸随着煅烧温度的提高而增大。N-THS在可见光区具有明显的吸收性能,吸收光谱带也发生了明显红移,对MO溶液均具有较好的降解效率;而随着煅烧温度的降低,可见光区吸收相应增强,降解效率提高,在400℃锻烧的N-THS经光照射80min后其降解率达到93.5%。

单分散聚苯乙烯交联微球可控制备的研究进展

单分散聚苯乙烯交联微球是一类具有高比表面积、吸附性强以及高表面活性的材料,以其优异的疏水性、优越的热稳定性和耐溶剂性能在生物医学、标准计量、电子信息、分析化学、色谱分离等领域具有十分广阔的应用前景,近年来有关交联聚合物微球的制备以及机理研究成为一大热点并且发展较快。本文重点介绍了交联剂存在下分散聚合的反应机理,探讨了单体、引发剂、交联剂、分散剂以及分散介质等对单分散聚苯乙烯交联微球可控制备的影响,展望了聚苯乙烯交联微球的发展趋势和应用前景。

酶电极电子转移途径的研究进展

酶的活性中心与电极表面的电子转移直接影响酶电极的性能和特征。自1962年第一个酶电极报道以来,科学家们不断探索新的方式实现酶与电极间电子转移并取得了较大的进展,使生物传感器由第一代依靠氧与葡萄糖氧化酶中的活性中心反应测量氧的消耗为原理,发展到第三代实现酶的活性中心与电极表面之间的直接电子转移,即所谓的"无试剂电化学生物传感器"。然而,探究酶电极内在电子转移机理以及设计能够满足不同应用要求并适合大规模量产、价格合适的酶电极仍然是研究的热点。本文综述了主要的电子转移方式以及相应的优缺点,以及笔者团队开发的使用氧化还原聚合物实现电子转移的方法,并对其应用前景进行展望。

点击化学法修饰氧化石墨烯及其在高分子中的应用研究

点击化学是一种操作简单方便、灵活高效的化学合成方法,对石墨烯的改性具有高效和活性位点可控等特点,是一种新型高效修饰石墨烯的改性法。本文结合点击化学改性石墨烯的特点及在高分子中的应用,将点击化学功能化修饰石墨烯分为共价键点击功能化和非共价键点击功能化,其中共价键结合又可细分为边缘点击功能化改性和表面点击功能化改性。本文介绍了叠氮功能改性剂的制备方法及其修饰石墨烯的点击反应原理,总结了点击功能化石墨烯及氧化石墨烯高分子复合材料的功能特性和应用前景。