调制差示扫描量热法在高分子材料中的应用

调制差示扫描量热法(MDSC)是在传统线性变温基础上叠加一个正弦震荡温度程序,将总热流量分解为可逆热流(热容成分)和不可逆热流(动力学成分),同时具有较高的灵敏度和分辨率,在研究高分子材料复杂相变时具有独特的优势。近年来,MDSC在研究高分子材料的玻璃化转变、结晶-熔融、热容变化等领域得到了较为广泛的应用。本文对MDSC近年来在高分子材料中的最新研究应用做了详细介绍。

氯甲基化杂萘联苯聚芳醚酮的热交联及性能

对杂萘联苯聚芳醚酮(PPEK)进行氯甲基化改性,得到一系列不同氯甲基化程度(DCM)的氯甲基化杂萘联苯聚芳醚酮(CMPPEK),以三氯化铝为催化剂,采用热交联的方式制备得到TMPPEK耐溶剂膜,考察了热处理温度和DCM对TMPPEK膜结构和性能的影响。结果表明,随着热处理温度和DCM的增加,膜交联程度增加,耐溶剂性能逐渐增强,同时热稳定性也有所提高;当热处理温度为120℃时,膜在N-甲基吡咯烷酮、乙醇和四氢呋喃等有机溶剂中的凝胶含量介于90%~99%;当DCM在2.34 mmol/g以上时,膜在N,N-二甲基乙酰胺等有机溶剂中的凝胶含量高于90%,表明TMPPEK膜具有优异的耐溶剂性。

磺化联苯侧基双二氮杂萘酮聚芳醚酮膜的制备

以1′,4-二(1,1′-联苯基)-6,6′-双二氮杂萘-1,4′-二酮、4-(4-羟苯基)-2,3-二氮杂萘-1-酮和4,4′-二氟二苯酮进行共聚合,经磺化改性制备了新型磺化联苯侧基双二氮杂萘酮聚醚酮(SPDPEKs).通过核磁共振波谱、红外光谱对SPDPEKs的结构进行表征.采用溶液浇铸法制备了SPDPEKs质子交换膜,对其离子交换容量(IEC)、溶胀率、质子传导率以及耐氧化性进行了测试.结果表明:SPDPEK质子交换膜的IEC介于0.75~1.77 mmol/g之间,在80℃下的吸水率介于9.2%~30.2%之间,溶胀率低于10%;SPDPEKs膜在95℃的质子传导率介于53.3~146.2 mS/cm,在80℃芬顿试剂中的破裂时间在3.4~5.3 h之间,溶解时间则介于12~36 h.SPDPEKs膜表现出良好的尺寸稳定性、质子传导性和耐氧化稳定性.

红外和差示扫描量热法快速检测降解塑料主材成分

对聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸/己二酸/丁二醇酯(PBAT)、聚丁二酸丁二酯(PBS)、聚己二酸丁二醇酯(PBA)、聚碳酸丁二醇酯(PBC)、聚碳酸亚丙酯(PPC)、聚己内酯(PCL)、聚乙交酯(PGA)等8种常见的生物降解塑料进行了红外光谱(FTIR)和差示扫描量热(DSC)测试。结果表明,8种塑料表现出不同的红外特征吸收峰,且具有不同的热力学性质,表现为玻璃化转变温度和熔点的差异。将红外光谱法与差示扫描量热法相结合,成功地对市场上的2种以PBAT为主的生物降解塑料制品的主材成分进行了鉴别。该方法具有简便、高效、准确度高的优点,将为完善生物降解塑料的快速检测标准体系提供技术支撑。

锂系聚合物的液晶性/光响应性智能化研究进展

锂系聚合物具有生产工艺绿色、节能环保和产品纯净、无凝胶、结构易于调整、牌号丰富等特点,在可穿戴材料、柔性传感器、减震材料、轮胎、汽车配件、医疗器具、粘合剂、鞋类制品、沥青和塑料改性等领域广泛应用。多功能智能化的需求推动智能聚合物不断拓展,智能聚合物为人类的生活和工业的发展带来更多的创新和便利。锂系聚合物的智能化是实现通用高分子材料产业链向高端化升级的必由之路。本文从分子设计的角度,总结了锂系聚合物的液晶性/光响应性智能化研究进展,并对锂系聚合物未来发展方向提出了建议。

双酚S型杂萘联苯共聚醚砜膜材料的合成与性能研究

以4-(4-羟基苯基)-2,3-二氮杂萘-1-酮、双酚S和4,4′-二氯二苯砜为原料,采用亲核缩聚法合成了一系列双酚S型杂萘联苯共聚醚砜(PPESS).通过核磁共振、红外与X射线衍射光谱表征了PPESS的结构.测试了PPESS的特性黏度、分子量、溶解性、亲水性和拉伸性能,采用示差扫描量热法和热失重分析法对PPESS的热性能进行了分析.采用干湿相转化法将PPESS制成中空纤维膜,考察了二氮杂萘酮结构单元含量对膜渗透选择性的影响.结果表明:PPESS的玻璃化温度介于249~288℃,5%热失重温度介于513~518℃且PPESS的热性能随二氮杂萘酮结构单元含量的增加而增强.此外,随着该结构单元含量的增加,膜的纯水通量增加,而牛血清蛋白(BSA)截留率变化不大;PPESS-80膜的纯水通量为51.8 L/(m^(2)·h),BSA截留率为97.2%.

PPBES基膜厚度对复合膜水蒸气渗透性能的影响

使用非溶剂致相分离(NIPS)法,以杂萘联苯共聚醚砜(PPBES)制备不同厚度的PPBES超滤基膜.随着基膜厚度从53μm增加到260μm,基膜接触角、平均孔径、孔隙率和截留率增大,水通量降低.随后,以磺化含侧苯基杂萘联苯聚醚酮(SPPEK-P)为选择层,采用涂覆法制备SPPEK-P/PPBES复合膜.研究基膜厚度对复合膜水蒸气渗透选择性的影响,并对复合膜进行扫描电子显微镜和红外光谱表征.结果表明,随着基膜厚度增大,复合膜水蒸气渗透速率从2244GPU降低到1033GPU,水蒸气/氮气的选择性从445降低到288.

可逆交联瓶刷状聚己内酯的合成及性能

通过原子转移自由基聚合(ATRP)得到聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA),以PHEMA的羟基为引发剂通过开环聚合得到了瓶刷状聚己内酯。通过凝胶渗透色谱和核磁共振波谱确定聚合物的结构,证明成功合成了瓶刷状聚己内酯且分子量分布较窄(PDI<1.22)。将得到的瓶刷状聚己内酯与二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)进行交联得到了一系列含有动态共价氨酯键的可逆交联瓶刷状聚己内酯网络。通过傅里叶变换红外光谱仪、差示扫描量热仪、动态力学热分析仪、万能拉伸机等对交联后的聚合物进行了结构表征和性能分析。交联后的聚合物断裂伸长率随臂长的增加显著提高,最高可达344.4%;材料表现出明显的应力松弛行为,符合阿伦尼乌斯公式规律。材料破碎后仍可热压成型,拉伸强度和断裂伸长率均可恢复至80%以上。

淀粉基制品中淀粉含量的测定方法

淀粉基制品中淀粉的含量对制品的降解性能起到了关键作用,因此建立一种高效准确的淀粉基制品中淀粉含量的检测方法至关重要。热重分析法为淀粉含量的测定提供了一种简便快速的方法,但是该方法仅适用于在热失重特征温度上有明显差异的以淀粉和树脂为主要原料的淀粉基塑料。多种测试手段并用以及建立更加细化的淀粉含量检测标准是未来的发展方向。

苯乙烯-异戊二烯-丁二烯三元乳液共聚合反应研究

以去离子水为分散介质、歧化松香酸钾和脂肪酸钠为乳化剂、十二硫醇为链转移剂、磷酸钠为电解质、过硫酸钾为引发剂,在50℃下,通过乳液聚合的方法合成了苯乙烯、异戊二烯、丁二烯三元共聚物(ESIBR)。考察了聚合温度、引发剂、链转移剂、电解质用量对三元乳液共聚合速率的影响,通过红外光谱仪(FTIR)与核磁共振(1H-NMR)对三元共聚物的组成及微观结构进行了分析表征。结果表明,随着聚合温度的升高,聚合速率显著加快,反应诱导期缩短;随着引发剂用量的增加,聚合反应速率增大;在实验范围内,链转移剂与电解质用量对共聚反应速率无明显影响。单体质量配比为S/I/B=28/36/36时,转化率在70%以内,共聚物中结合苯乙烯含量随着转化率的提高而增加,结合苯乙烯质量分数由20%增至26%;结合异戊二烯量随转化率的提高而降低,结合异戊二烯质量分数由47%降至41%;而结合丁二烯量却无明显变化,其质量分数基本都在33%左右。

阻滞阴离子聚合法合成星型聚苯乙烯的动力学研究

采用阻滞阴离子聚合法,以自制多锂(m-Li)为引发剂、三异丁基铝(TIBA)为阻滞剂、环己烷为溶剂,合成了一系列星型聚苯乙烯。考察了不同聚合条件下苯乙烯的聚合动力学行为,并求出相应的假一级表观增长速率常数和表观增长反应活化能(E″);考察了阻滞剂用量对聚苯乙烯相对分子质量及其分布的影响。实验结果表明,不同聚合条件下苯乙烯的聚合反应为一级反应;在一定聚合温度下,随n(TIBA):n(m-Li)的增大,苯乙烯聚合速率显著降低,当n(TIBA):n(m-Li)≥1时,聚合被完全阻滞;降低聚合温度亦能降低聚合反应速率,但n(TIBA):n(m-Li)的变化对聚合速率的影响更明显;随n(TIBA)∶n(m-Li)的增大,E″增大,聚苯乙烯相对分子质量分布加宽。

磺化侧苯基杂萘联苯聚醚酮酮的合成与性能

以4-(3-苯基-4-羟基苯基)-2,3-二氮杂萘-1-酮(DHPZ-P)、4-(4-羟基苯基)-2,3-二氮杂萘-1-酮(DHPZ)和1,4-二(4'-氟苯甲酰基)苯(BFBB)为原料,经溶液亲核取代缩聚反应,通过调节DHPZ-P和DHPZ的比例,合成了一系列侧苯基杂萘联苯聚醚酮酮(PPEKK-P),然后以浓硫酸为磺化剂,制备出一系列磺化侧苯基杂萘联苯聚醚酮酮(SPPEKK-P).利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和氢核磁共振谱(1H NMR)对聚合物结构进行表征,结果表明,磺酸基团引入到聚合物链的侧苯基上.采用溶液浇铸法制备SPPEKK-P质子交换膜.SPPEKK-P膜的吸水率、溶胀率和质子传导率均随离子交换容量(IEC)的增加而增加,且具有较好的耐氧化性.IEC最高的SPPEKK-P-100膜的质子传导率在95℃能达到7.44×10-2S/cm,且甲醇渗透系数为5.57×10-8cm2/s,阻醇性能优于Nafion117膜.

FTIR与^(13)C NMR研究丁戊共聚物的微观结构及序列分布

采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析了丁戊共聚物的微观结构,发现采用磷酸酯钕体系得到的丁戊共聚物组成不同,其聚丁二烯链节的顺式-1,4含量为93.1%～97.7%,聚异戊二烯链节的顺式-1,4含量为97.0%～97.5%。采用差示扫描量热仪(DSC)测试了丁戊共聚物的玻璃化转变温度,发现丁戊共聚物具有良好的耐低温性能,其玻璃化转变温度随着异戊二烯含量的增加而提高,稍偏离Fox方程,经修正得到的公式为Tg=1.03TgIWI+TgBWB。采用Kelen-Tudos法计算得到丁二烯和异戊二烯的竞聚率分别为1.21和0.73,二者乘积接近于1,表明丁戊共聚物为无规结构。利用碳核磁谱(13C NMR)对丁戊共聚物进行分析,对其二元序列进行了归属,计算得到丁戊共聚物的二元序列浓度以及聚丁二烯链节和聚异戊二烯链节的数均序列长度;采用Bernoullian模型和Markov模型验证了丁戊共聚物的序列分布,发现其序列分布更符合Markov模型,表明磷酸酯钕体系催化丁戊共聚合时,活性链有末端效应。

磺化含侧苯基杂萘联苯聚醚砜质子交换膜材料的合成与性能

以4-(3-苯基-4-羟基苯基)-2,3-二氮杂萘-1-酮、4-(4-羟基苯基)-2,3-二氮杂萘-1-酮和4,4’-二氯二苯砜为单体,合成了一系列含侧苯基杂萘联苯聚醚砜,然后以浓硫酸为磺化剂,制备磺化含侧苯基杂萘联苯聚醚砜(SPPES-P)。采用FT-IR、1 H NMR对聚合物的结构进行了表征,表明磺酸基被成功地引入到聚合物侧链苯基上。采用溶液法制备了SPPES-P质子交换膜。考察了SPPES-P膜的吸水率、溶胀率、质子传导率,以及甲醇渗透性能和耐氧化性能,SPPES-P膜具有较好的阻醇性和耐氧化性能。

本体法合成ABS树脂 Ⅲ.乙苯的应用

以镍系高顺式聚丁二烯橡胶为增韧剂,采用本体接枝法合成了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)。考察了稀释剂乙苯用量对ABS预聚合过程、相态变化、分子结构及抗冲击性能的影响。结果表明:随着反应的进行,共聚单体转化率增加,高顺式橡胶的顺式结构含量降低;适量乙苯有利于单体的共聚合和接枝,使界面黏合力增强,材料以韧性方式断裂;乙苯过量时,链转移反应增多,笼蔽效应增强,导致接枝率下降,材料呈半韧性断裂。

杂萘联苯共聚醚砜复合正渗透膜的制备和性能

以杂萘联苯共聚醚砜(PPBES)为膜材料制备中空纤维基膜,然后通过界面聚合方法在基膜内腔制备出一种新型聚酰胺复合正渗透中空纤维膜.分别考察铸膜液组分和界面聚合工艺对复合正渗透膜结构和性能的影响.铸膜液中添加乙二醇可改变PPBES中空纤维基膜的结构和性能;PPBES基膜的结构和性能可影响聚酰胺活性层形貌和复合正渗透膜的性能;间苯二胺(MPD)质量分数会改变聚酰胺活性层的表面形貌,进而影响复合正渗透膜的性能.随着MPD质量分数从0.5%升高到2%,复合膜水通量和盐水比都呈现快速下降趋势,但MPD质量分数超过2%时,复合正渗透膜性能变化较小.随着原料液温度从25℃升高到80℃,正渗透膜水通量从20.3L/(m^2·h)快速升高到34.0L/(m^2·h),而盐水比变化较小.新型PPBES复合正渗透中空纤维膜展现出较好的耐热稳定性.

杂萘联苯共聚醚砜中空纤维超滤膜的制备

以杂萘联苯共聚醚砜为膜材料、N,N-二甲基乙酰胺为溶剂、乙二醇甲醚(EGME)为添加剂,采用干-湿纺丝工艺制备新型中空纤维非对称超滤膜,考察了EGME含量、干纺程长度以及凝胶浴温度对杂萘联苯共聚醚砜中空纤维膜结构和性能的影响。结果表明,随着EGME含量的增加超滤膜的水通量增大,而对聚乙二醇10000的截留率基本不变,干纺程长度和凝胶浴温度对超滤膜的性能有较大影响,所制备的中空纤维超滤膜对聚乙二醇10000的截留率高于95%,水通量达到258 L/(m2.h)。

耐氯性能优良的磺化杂萘联苯共聚醚砜复合纳滤膜

以耐高温和耐氧化性能较好的磺化杂萘联苯共聚醚砜(SPPBES)为涂层材料制备了3种复合纳滤.通过考察次氯酸钠浓度、浸泡时间、次氯酸钠溶液pH对复合纳滤膜分离性能的影响,详细研究复合纳滤膜的耐氯性能.实验结果表明,随着次氯酸钠浓度的提高,复合膜的脱盐率逐渐降低;3种复合膜在质量分数300×10-6次氯酸钠溶液浸泡30天,膜性能没有显现变化,表现出良好的耐氯性能;与在次氯酸钠溶液(pH为4、12)浸泡的复合膜相比,在次氯酸钠(pH7)溶液中浸泡的复合膜性能变化较小,SPPBES复合膜在pH为4～12范围内具有很好的耐氯性能.

阻滞阴离子聚合应用I.星形高抗冲聚苯乙烯的制备及其抗冲击性能

采用阻滞阴离子聚合方法,以自制多锂为引发剂,三异丁基铝为阻滞剂,制备了一系列含有星形高抗冲苯乙烯-丁二烯(S-B)二元共聚物的星形高抗冲聚苯乙烯(S-HIPS),考察了聚合物的分子参数、单体配比、组成分布、微观形态结构等对其抗冲击性能的影响。结果表明:S-HIPS由橡胶相星形丁苯-b-苯乙烯嵌段共聚物和树脂相星形聚苯乙烯组成;随着橡胶相含量的增加和树脂相相对分子质量的增大,S-HIPS冲击强度显著提高;当橡胶相质量分数在15.3%时,树脂相相对分子质量为82.6×10~4时,冲击强度高达33.0 kJ/m^2。

磺化杂萘联苯聚醚砜纳滤膜用于海水预处理

采用纳滤对海水进行预处理,初步考察了不同操作压力、回收率、温度条件对水通量的影响和膜对海水中主要离子的脱除效果。当水的回收率控制在30%时,在0.5～1.3 MPa压力范围内,膜对各主要离子的脱除率随着压力的升高逐渐增大。当固定操作压力为1.3 MPa,增大回收率时,膜对各主要离子的脱除呈下降趋势。当回收率为7%时,渗透出水的Langelier饱和指数(LSI)为-0.03<0,无结垢倾向。在20～90℃范围内,随着操作温度升高膜对各离子的脱除率略有降低,而水通量逐渐增大。