有机高分子吸湿材料的研究进展

介绍了有机高分子吸湿材料的吸湿机理和吸湿动力学,综述了有机高分子吸湿材料的分类,并指出了这一领域的发展趋势。

非手性液晶聚合物中超分子手性结构的诱导与光照固定

超分子手性结构由于其形成所需的非共价相互作用力较弱,因此极易在外界条件刺激下发生解离,从而导致手性消失。在绝大多数情况下,以非手性单元为组装模块的组装体系中超分子手性结构在外部环境刺激下被破坏后无法恢复。为了提高超分子手性结构的稳定性,克服其对原有手性源的依赖性,设计合成了一种侧链型非手性苯甲酸苯酯液晶聚合物,在聚合物侧链末端引入肉桂酸结构作为交联基团。将手性柠檬烯的手性诱导与简单的光照交联结合即可实现超分子手性的共价键固定,极大地简化了交联过程,为手性材料的制备与手性信息存储提供了新的策略。

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。

断裂相场法在材料失效分析中的应用:界面断裂的超剪切转变

Ⅱ型裂纹界面断裂速率可以超越材料的剪切波速已经在理论和实验中被证明,这种界面断裂的跨声速转变被普遍认为受“Burridge-Andrews”机制(也称“子-母”裂纹机制)控制。然而,对于这种跨声速转变机制,子裂纹的直接证据很少被报道,甚至有些报道中并没有在裂纹跨声速转变过程中观察到子裂纹。近期,中国科学技术大学李良彬教授课题组开展了Ⅱ型裂纹界面跨声速转变的数值模拟研究,“子-母”裂纹扩展过程首次在相场断裂模拟中被重现。他们的工作揭示了一个跨声速裂纹发生的临界预应力水平值,并提出了子裂纹出现的定量化预测准则。

同步辐射硬X射线散射表征高分子材料:原位装置的研制和应用

同步辐射硬X射线散射技术是表征高分子材料晶体结构和其他有序结构的有力手段.高时空分辨的现代同步辐射光源具备强大的实时、原位、动态和无损表征能力,在高分子材料加工和服役过程中远离平衡态的多尺度结构演变研究方面有着巨大优势.为了充分发挥这一优势,合理设计同步辐射原位研究装置,实现原位实验过程中的样品环境控制十分关键.本文通过结合具体的研究案例,首先介绍同步辐射原位实验的设计、原位研究装置的研制、操作技巧和数据处理等整个在线实验流程,帮助读者建立对同步辐射原位实验的基本认识.最后,选择了若干具有代表性的高分子材料体系和样品环境,简要概述同步辐射硬X射线散射技术在表征复杂加工外场作用下高分子材料多尺度结构演变方面的应用,帮助读者加深对同步辐射原位研究装置及相关实验过程的理解,以期引发读者的思考,积极拓展同步辐射硬X射线散射技术在高分子材料表征中的应用.

溶液溶度对共轭高分子溶液中分子链有序-无序转变的影响研究

利用光致发光谱(PL)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis),结合同步辐射X射线散射技术及原子力显微镜(AFM),研究了室温下浓度对P3HT/甲苯溶液中共轭高分子链构象的影响及薄膜形貌与溶液浓度之依赖性.结果表明:稀溶液(0.1~5 mg/mL)中P3HT链以独立的无规卷曲线团构象为主,链间相互作用较弱;在临界浓度(~5 mg/mL)附近,无规卷曲链发生塌缩,由于链内π-π相互作用出现局部的棒状链段有序,分子链回转半径变小;超过临界浓度时,溶液中高分子链间相互缠结作用更加明显,分子链间的π-π堆积导致局部有序聚集程度提高,且分子聚集体的有序程度与浓度呈正相关关系,但分子链构型和回转半径均不再随着浓度升高而发生明显变化.通过不同浓度P3HT/甲苯溶液的旋涂加工,证实了薄膜结构和形貌与初始溶液中共轭高分子链构象和聚集态有着紧密联系.

橡胶粉与SBS复合改性沥青路用性能与微观结构

采用废旧橡胶粉和热塑性弹性体SBS复合改性道路石油沥青AH-90,分别进行了性能测试试验和结构分析试验,结果表明:改性后沥青的针入度明显下降,延度和弹性恢复明显增加,软化点升高,T800升高,T1.2降低,沥青的高温稳定性和低温变形能力均有较大改善。

硫酸铵水溶液中丙烯酰胺与正离子单体的分散共聚研究

以硫酸铵(AS)水溶液为介质,进行丙烯酰胺(AM)与正离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)分散共聚合,制备出水溶性聚合物分散体.研究了盐浓度、分散稳定剂浓度及其分子量、单体浓度等对反应体系及分散体粒径的影响.结果表明,随着分散稳定剂的用量从6%增加到14%,分散体的平均粒径先下降,后又随之上升.分散稳定剂分子量越大,所得分散体的平均粒径越小.硫酸铵和单体的浓度对平均粒径和粒子形态等影响显著,只有在较小的范围内才能制备出粒径较均一的正离子型水溶性聚合物分散体;硫酸铵浓度越大,生成聚合物分子量越低.

AM／AMPS／SMA三元共聚物的合成及其性能研究

采用自由基胶束聚合法制备了丙烯酰胺/甲基丙烯酸十八酯/2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸三元疏水缔合共聚物(HAPAM),系统研究了HAPAM水溶液的流变行为。结果表明,在聚丙烯酰胺大分子主链上引入阴离子基团和疏水基团后。阴离子的电粘效应与疏水基团的疏水缔合作用相互协同作用,使得共聚物水溶液的粘度明显提高;盐溶液对疏水缔合作用的增强效应与阴离子基团的耐盐性相互结合,使HAPAM水溶液的抗盐性能得以明显提高;HAPAM在水溶液中可以有效的形成大量疏水微区,因而具有较好的耐温耐盐和增粘性能。

P(AM/AMPS/NVP)降失水剂合成与耐温性能研究

采用自由基水溶液聚合法成功制备了丙烯酰胺(AM)/2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)/N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)三元共聚耐温型降滤失剂,通过红外(FTIR)光谱和核磁C谱表征了共聚物的结构,通过元素分析考察了共聚物组成。热失重(TGA)表明,P(AM/AMPS/NVP)耐温性优于P(AM/AMPS)和P(AM),通过对三元共聚物的抗高温性和降失水性的研究,表明P(AM/AMPS/NVP)具有良好的耐温降滤失性能。

P(AA-DAC)两性聚电解质水凝胶的合成及性质

以丙烯酸(AA)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)为单体,采用水溶液聚合法制备了P(AA-DAC)聚电解质水凝胶.采用红外光谱和核磁共振等方法对其结构进行了表征.研究了不同组成比的聚电解质水凝胶在去离子水、不同pH值溶液以及不同离子强度盐溶液中的溶胀行为.研究结果表明,摩尔比为1∶1的聚电解质水凝胶表现出典型的两性聚电解质凝胶的溶胀行为.离子强度对其溶胀行为有着显著影响,在溶液离子强度较高时,凝胶网络的溶胀主要受溶剂向凝胶内部扩散所控制,满足Fick型扩散规律n≤0.5,随着溶液离子强度的增加,凝胶网络平衡含水量增加,扩散系数增大.

疏水基改性聚丙烯酰胺的合成及溶液性质

利用自由基胶束聚合法,由丙烯酰胺和甲基丙烯酸十八酯共聚合成了疏水缔合型水溶性聚合物。通过红外光谱表征了共聚物的结构,考察了共聚物浓度、盐浓度、剪切速率以及温度对共聚物溶液性能的影响。试验结果表明,聚合物质量分数大于临界缔合浓度(2%)时,溶液的粘度急剧增大;疏水缔合聚合物溶液的表观粘度随着溶液中NaCl质量分数的增加而增大。

稀土三元催化剂催化二氧化碳/环氧丙烷/环氧环己烷的三元共聚合研究

在稀土三元催化剂(三氯乙酸稀土配合物/二乙基锌/甘油)催化下实现了二氧化碳、环氧丙烷及环氧环己烷的三元共聚合.该催化剂对二氧化碳与环氧环己烷共聚的催化活性比对二氧化碳与环氧丙烷共聚的高.增加反应单体中环氧环己烷的比例可提高共聚物中环己撑碳酸酯的含量,大幅度改善共聚物的耐热性.

RTM聚酰亚胺复合材料“离位”增韧技术研究

研究"离位"增韧对RTM聚酰亚胺树脂基复合材料力学以及韧性性能的影响。结果表明:当增韧剂的含量为15wt%时,经"离位"增韧复合材料的室温层间剪切强度从97.9 MPa提高到110 MPa,而玻璃化转变温度和高温(288℃)复合材料层间剪切强度略有降低。"离位"增韧后,PI-9731ES(F)/G0827复合材料的I型层间断裂韧性(GIC)从310 J/m2提高到459 J/m2。经电镜分析表明,主要是由于将热塑性聚酰亚胺"离位"增韧PI-9731制备复合材料时,可以在复合材料富树脂区形成相反转结构,在裂纹扩展的过程中,包覆热塑性聚酰亚胺的PI-9731粒子发生明显地取向和变形。

两性纳米复合高吸水性树脂的结构与性能

通过丙烯酸钠、阳离子单体丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)与钠蒙脱土原位溶液聚合成功地制备了具有插层结构的两性纳米复合高吸水性树脂.其吸水性树脂吸水倍率和凝胶的抗压强度相对于聚丙烯酸钠基质均有较大提高.吸水倍率最高可达2380g/g,而凝胶的抗压强度提高到基质的180%左右.由于复合材料结构上具有两性基团,表现出对环境pH值特殊的应答性.同时,阳离子单体DAC的加入影响体系纳米结构的形成.

双马来酰亚胺改性氰酸酯树脂及其复合材料

制备了一种新型的双马来酰亚胺改性氰酸酯树脂以提高这类树脂的耐热性,力学性能及成型工艺性。对合成的树脂作了流变分析,对其玻纤复合材料进行了力学性能测试和热失重分析,结果表明,当双马树脂达到改性氰酸酯树脂的质量分数的37.5%时,新型改性氰酸酯树脂的5%热失重温度为432℃。改性氰酸酯基复合材料在常温条件下的拉伸强度为492.4 MPa,弯曲强度为526.3 MPa。在200℃时改性氰酸酯基复合材料的拉伸强度为357.3 MPa,弯曲强度为292.7 MPa。该树脂具有良好的加工性,耐热性,力学性能及高温力学保持性。

RTM聚酰亚胺复合材料力学性能研究

研究RTM聚酰亚胺树脂的流变学和凝胶行为,确定该树脂的复合材料成型工艺参数,测试其复合材料的室温和高温力学性能.结果表明:RTM聚酰亚胺树脂在高温下具有良好的流变性能,在260～280℃之间有较长的开放期,可以实现RTM工艺.RTM聚酰亚胺复合材料具有较高的玻璃化转变温度、良好的室温力学性能和优异的高温(288℃)力学性能保持率,可以低成本(RTM)地制造耐高温的聚酰亚胺复合材料.

丙烯酸和丙烯酰胺共聚合的竞聚率测定及其共聚物的吸湿性能研究

水溶液聚合法合成了聚丙烯酸-丙烯酰胺P(AA-AM)。系统研究不同单体配比、单体总浓度等条件对P(AA-AM)吸湿性能的影响。正交实验确定最佳反应条件,其最高吸湿率达1.05g/g。吸湿实验结果发现P(AA-AM)共聚物的吸湿性能优于其相应的均聚物和传统的无机吸湿材料硅胶和分子筛。采用红外光谱法确定共聚物组成,再由Fineman-Ross方程计算单体竞聚率。得知丙烯酸的竞聚率大于丙烯酰胺的竞聚率且均<1,表明聚合物有共聚趋势。SEM照片显示加脲后,共聚物生成孔洞结构,其有效吸湿比表面积增加。TGA分析进一步证明P(AA-AM)共聚物的生成。

RTM聚酰亚胺树脂性能优化设计研究

综合考虑耐热性、流变性能、开放期以及树脂固化后的玻璃化转变温度等因素,对PETI聚酰亚胺树脂进行优化。研究分子量对优化体系的影响。结果表明:以苯乙炔苯酐(4-PEPA)为封端基,选择非对称的二酐(a-BPDA),引入3,4’-二苯醚二胺(3,4’-ODA)和4,4’-二苯醚二胺(4,4-’ODA)等比例合成出低粘度的树脂,当分子量为750g/mol时,该PE-TI聚酰亚胺树脂能满足RTM工艺要求,能够实现高温复合材料的低成本制造。

SEBS增容等规聚丙烯/间规聚苯乙烯共混体系的结构与性能

用3种组成相近而分子量不同的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物(SEBS)作为增容剂,对等规聚丙烯/间规聚苯乙烯(iPP/sPS)共混物进行增容。研究了共聚物的分子量对iPP/sPS共混物的形态结构及力学性能的影响。结果表明,中、低分子量的SEBS具有较好的增容作用,能有效提高共混物的拉伸强度;而高分子量的SEBS则能显著改善共混物的韧性。用SEM观察了增容剂在共混物中的分布情况,揭示了共混物的力学性能不仅取决于增容剂的界面活性,而且还与增容剂在共混物中的分布密切相关。