一种纤维用高分子型固-固相变材料的合成及性能

利用设计合成的八羟基化合物为支化单元,通过两步法合成出了一种相变储能材料。通过红外光谱（FT-IR）、偏光显微镜（POM）、X射线衍射（XRD）、差示扫描量热分析（DSC）对所制备的样品进行了测试表征。POM测试结果表明,所制备的相变材料的相变类型为固-固相变,具有与聚乙二醇（PEG）类似的球晶结构;DSC测试结果表明,该相变材料的相变焓值较高,吸放热焓值均达到了100J/g以上。而且由于八羟基化合物的特殊分子结构使得所制备的高分子相变材料的调温区间从PEG的65.90℃-34.20℃调整到55.20℃-25.10℃,更趋近相变纤维及其服饰面料的最佳使用温度区间。

分子动力学模拟研究线型聚乙烯链在强电场中的取向行为

将电荷平衡(QEq)方法应用于线型聚乙烯链(PE)的电荷分布计算,发现非极性高分子PE链上电荷分布具有不均匀性,且端基带有较多的负电荷,分子动力学(MD)模拟发现,PE单链可在强电场中发生取向.通过QEq方法对达到临界缠结分子量的PE多链体系进行电荷分配,并模拟其在真空和本体条件下的取向行为,发现PE多链体系在强电场中也可发生取向.通过分析得出PE在强电场中发生取向的可能原因是分子链上电荷分布的不均匀性.

聚乳酸接枝葡聚糖共聚物的合成及其体外降解行为的研究

研究了聚乳酸接枝葡聚糖梳型共聚物的合成 ,以及共聚物的结构特征、亲水性能及降解行为的表征 .结果表明由于亲水性葡萄糖单元组分的引入以及共聚物的梳型结构特征 ,聚乳酸接枝葡聚糖共聚物的亲水性明显优于相应的线型聚乳酸 ,而且降解速度也明显加快 .由于这类梳型结构的聚多糖 聚酯共聚物综合了聚多糖细胞亲和性好和聚酯生物降解速率可调节性的特点 ,因此有望成为一类优良的细胞支架材料 .

仿生材料电活性聚合物“人工肌肉”的研究进展

自古以来,自然界就是人类各种技术思想、工程原理及重大发明的源泉。20世纪中期,人们越来越深刻认识到大自然的启发对于开发新材料和新技术的重要性,从而提出仿生学概念并建立仿生学这一学科。随着研究的发展,仿生学已成为自然科学的一个前沿和焦点。进入21世纪以来,随着机器人开发的不断深入以及人们对智能机械系统的强烈需求,作为机器人和智能机械系统驱动关键的人工肌肉已成为仿生领域的研究重点。电活性聚合物驱动器具有应变高、柔软性好、质轻、无噪声等特点,与肌肉有着极为相似的特性,甚至在一些方面的性能已经超过了肌肉,被公认为是最合适的仿肌肉材料,称之为"人工肌肉"。近二十年来,在电活性聚合物驱动材料方面取得的研究进展使得仿生的"人工肌肉"研究得以飞速发展。

水在纳米管道中流动行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了纳米管道内水分子的流动行为.考察了压强差、管道直径和管道长度对通量的影响,验证了流体在直径为2～2.8 nm管道中的流动行为符合Hagen-Poiseuille(HP)方程.研究发现,末端效应具有长度依赖性,对于较短的管道其末端效应更为显著.为了深入了解真实非均匀管道的流动行为,使用直径不同的2种管道以不同的连接顺序组合成4种非均匀管道模型,最终得到了不同的流量.提出了二元管道模型,对非均匀管道内的流动行为进行了初步探讨.

MEH-PPV/层状硅酸盐纳米复合物的光物理性质

用稳态和时间分辨荧光光谱技术,结合13C固体NMR研究了共轭高分子聚2-甲氧基-5-(2′-乙基-己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基(MEH-PPV)在层状硅酸盐(montmorillonite,MMT)纳米片层受限空间中的聚集态结构、性质和对外场的响应特性.结果表明,MMT二维纳米受限空间对MEH-PPV自聚集的阻隔作用,减少了MEH-PPV链间近程相互作用较强的H-聚集,增加了J-聚集含量.结果激发态激子自淬灭的几率降低,稳态荧光量子产率提高和动态荧光寿命的延长;通过共轭碳原子的自旋-晶格弛豫时间的测定,观察了MMT对聚合物分子运动的影响,并由此探讨了MEH-PPV凝聚态与光物理性质的关系.

高分子单链键接Fe_3O_4制备Janus复合纳米颗粒

采用溶剂热法制备油酸保护的Fe_3O_4纳米颗粒,通过硅烷配体交换在颗粒表面引入氨基.基于氨基快速淬灭阳离子活性种,将阳离子聚合制备的活性高分子链如聚(4-氯甲基苯乙烯)键接到氨基改性的Fe_3O_4纳米颗粒表面,制备高分子链/Fe_3O_4复合纳米颗粒.分子量决定键接活性高分子链数目.当高分子流体力学尺寸大于纳米颗粒直径时,空间排斥效应保证单根高分子链键接到Fe_3O_4纳米颗粒(10 nm),得到呈降落伞结构的复合Janus纳米颗粒,高分子链分布在Fe_3O_4颗粒一侧.当高分子链尺寸较小时,多根高分子链键接到纳米颗粒表面.研究了该复合Janus纳米颗粒双亲特性.作为固体乳化剂可容易乳化水/油体系得到稳定乳液.该Janus纳米颗粒在油水界面通过自组装可得到单层薄膜.

一种纤维用新型聚乙二醇固-固相变储能材料

根据固-固相变材料的性质与结构特点,通过分子设计合成出了一种新型的芳香族四羟基化合物——4,4'-二苯基甲烷二异氰酸甘油酯(MTE),同时以4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)-MTE为硬段,以聚乙二醇为相变单元和软段,通过原位聚合法制备出了一种聚乙二醇固-固相变储能材料(P-PCM)。利用红外光谱、核磁共振光谱、差示扫描量热法、动态热机械分析法研究了P-PCM的结构、相变行为及热稳定性,表明了P-PCM是一种新型的性能优异的相变材料。由于材料的刚性、可熔融和可溶解性,适合于纤维与织物的加工使用。

分子动力学方法研究聚甲基乙烯基醚/水体系中氢键和准氢键的结构与分布

用分子动力学方法模拟室温下不同浓度的聚甲基乙烯基醚/水体系的微观溶剂化结构.得到的径向分布函数和氢键给体和受体距离分布表明,聚合物与水形成的氢键比水之间形成的氢键短约0.005nm.准氢键C—H…O的数目是范德华作用对的7.2%.我们发现,在各浓度下,水分子并不能均匀地分布在聚合物结构单元上,即使在很稀的溶液(3.3%,质量分数)中,仍然有10%左右的醚氧没有和水分子形成氢键.这说明在溶液中,不但高分子链间有紧密的接触,而且高分子链内的链段间也有紧密的接触,导致链上的一些醚氧不能和水分子有效地接触而形成氢键.准氢键随浓度的变化和氢键的变化趋势类似,但形成准氢键的结构单元数目与形成氢键的结构单元数目比值在0.2附近.文献上用动态DSC测量低分子量聚甲基乙烯基醚(PVME)水溶液的相转变焓发现,在浓度为30%左右有一转折,与本模拟所得出的在浓度为27%左右氢键和准氢键比例的转折相关,这给相转变焓的转折点提供了分子尺度的微观解释.另外,浓度小于54%的溶液中存在"自由水",在86%的浓溶液中每个结构单元大约与1.56个水分子缔合.

生物活性牙科复合树脂的研究进展

牙科复合树脂由于色泽美观,在口腔临床上具有广泛的应用。但其仍然存在边缘缝隙的问题,从而导致继发龋的发生。再矿化复合树脂中的生物活性填料会释放能够再矿化的钙、磷离子,促使材料表面形成矿化层,能够抑制二次龋的发生。本文介绍了不同种类、含量、粒径大小和表面改性的生物活性填料对复合树脂物理、机械性能的影响,分析了再矿化复合树脂的再矿化行为,提出了再矿化复合树脂亟待解决的问题和研究难点,展望了复合树脂的研究方向。

基于二维共轭结构的苯并二噻吩类聚合物光伏材料

为了不断提高聚合物太阳能电池的光电转化效率,研究人员设计并合成了种类众多的给/受体单元来制备共轭聚合物材料.其中,基于苯并[1.2-b:4,5-b′]二噻吩(BDT)单元的聚合物材料在有机太阳能电池器件中取得了十分突出的光电转化效率,显示了巨大的应用前景.相比于柔性侧基(如烷氧基或烷基)取代的BDT单元而言,基于二维共轭结构BDT的共轭聚合物通常有更好的热稳定性,更宽的吸收光谱,较低的HOMO能级以及更高的空穴迁移率,因而表现出更加优异的光伏性能,最近报道的由二维共轭BDT单元共聚物制备的聚合物太阳能电池可以获得10%以上的光电转化效率.本文首先简要介绍了二维共轭结构BDT单元的合成方法,然后总结了近年来基于二维共轭结构BDT单元的共轭聚合物及其在太阳能电池中的应用.

两亲性杂侧链聚合物刷的合成及其乳化功能

报道了一种随机高密度接枝亲水、疏水聚合物侧链的刷形两亲性聚合物.首先,结合可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合和后修饰方法,得到含叠氮侧基的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA-N3)作为主链;再分别合成端炔基聚苯乙烯(PS)和端炔基聚环氧乙烷(PEO),然后通过铜催化的叠氮-炔环加成反应,将疏水性PS和亲水性PEO同时高效的接到PGMA主链上,制得两亲性杂侧链的聚合物刷.由凝胶渗透色谱(SEC)分析得知,在主链叠氮基团与两侧链总炔基的摩尔投料比为1∶1的条件下,PS和PEO的接枝效率很高,都大于90%.通过调节主链长度和2种侧链的投料比,获得不同组成的聚合物刷.通过等质量的甲苯/水混合体系,考察两亲性聚合物刷的乳化能力,发现主链聚合度为100,PS∶PEO比例为70∶30的聚合物刷表现出最佳的乳化性能.

基于三维椭球模型的构象弹性理论

基于合理的旋转异构态模型得到二维链构象分布函数,通过假设构象态消失规则得到的构象弹性理论能很好地描述高分子材料的橡胶弹性.本研究利用三维椭球模型,考虑各向异性的形变过程,对构象弹性理论进行了进一步修正;并且利用修正后的理论计算全同立构聚丙烯(iPP)的应力应变关系.理论结果成功地描述了在形变过程中,由于结构变化对自由能、熵及内能变化的影响.此外,对高分子凝聚态多尺度衔接问题也作了初步探索.