基于高分子侧链主客体识别构筑光响应超分子水凝胶

制备了侧链含α-环糊精(α-CD)的聚丙烯酸(PAA-α-CD)作为主体聚合物,侧链含偶氮基团(Azo)的聚丙烯酰胺(PAM-Azo)作为客体聚合物.利用1H NMR、2D NOESY NMR方法测定了PAA-α-CD与PAM-Azo间的主客体作用.结果表明,PAM-Azo侧链的trans-Azo基团能够被PAA-α-CD侧链的α-CD包结,而cis-Azo基团不能被α-CD包结.在一定浓度下,PAA-α-CD与PAM-Azo通过主客体间的识别能够形成超分子水凝胶,并且该凝胶具有光响应性.在365nm紫外光光照下,PAM-Azo侧链的trans-Azo转变为cis-Azo,不能被PAA-α-CD侧链的α-CD包结,超分子水凝胶转变为溶胶.而在430nm的可见光光照下,PAM-Azo侧链的cis-Azo转变为trans-Azo,重新被PAA-α-CD侧链的α-CD包结,又可得到超分子水凝胶.     

冷冻/解冻制备的聚乙烯醇水凝胶的结构和流变性研究

研究了冷冻/解冻法制备的不同浓度(5wt%～25wt%)聚乙烯醇(PVA)水凝胶的结构和流变行为之间的关系.由XRD确定了凝胶中PVA的结晶度和晶粒尺寸.用应力流变仪研究了凝胶的流变行为,包括动态模量和蠕变等.在频率为1Hz和低应力的条件下,测量了凝胶的储能模量和损耗模量.在该试验条件下,PVA水凝胶的形变是完全可以回复的.低频率区和低应变区的储能模量随浓度增加而变大,但当浓度超过20wt%时,储能模量增加速率明显降低.由PVA水凝胶在1Hz时的储能模量和结晶度的数据,理论分析得到了形成PVA水凝胶的最低PVA浓度和最小结晶度.当PVA浓度低于15wt%时,储能模量主要由PVA的微晶控制,分子链间的氢键影响很小.通过低应变区储能模量的数值计算出了凝胶网孔尺寸的结构参数.同时对不同温度下PVA水凝胶的储能模量数据进行了标度分析.PVA水凝胶的蠕变行为显示,随浓度提高,凝胶的蠕变黏弹性由线性向非线性转变.     

疏水改性聚丙烯酸溶液的流变特性研究

本文通过沉淀聚合制备了具有不同主链结构的疏水改性聚丙烯酸(HMPA),由Huggins方程确定了HMPA在溶液(水,盐/水,醇/水)中的特性粘数[η]和Huggins常数KH,采用流变学法研究了HMPA溶液的疏水缔合行为和流变特性.研究表明,HMPA溶液具有典型的剪切变稀行为,主链结构对HMPA溶液的缔合行为和流变特性有显著影响.主链含有疏水链段的HMPA在乙二醇/水溶液中形成类似弹性体的凝胶网络结构,具有较大的活化能,其表观粘度具有明显的温度敏感性.     

氧化石墨烯对聚乙烯醇/硼酸水凝胶流变性能的影响

研究了氧化石墨烯(GO)对聚乙烯醇(PVA)/硼酸(borate)水凝胶线性及非线性流变性能的影响。 通过扫描电子显微镜、硼谱核磁共振波谱以及流变研究了水凝胶的流变性能。 结果表明,GO质量浓度在稀溶液区时,GO片层与PVA链间通过硼酸根离子形成了具有弹性活性的缔合点,有效地提高了水凝胶的平台模量、松弛时间和零切粘度;当GO进一步增加到亚浓溶液区,部分的交联剂被GO的团聚体捕获并处于非弹性活性的缔合状态,处于有效缔合状态的交联剂变少,导致平台模量、松弛时间和零切粘度降低。 稳态剪切测试下,样品在剪切增稠区的粘度增加随着GO添加量的增加明显加强,这与剪切场下取向的氧化石墨烯片层参与网络结构的重排有关。     

Aerosol-OT在水和聚乙二醇-200混合溶液中有序结构转变及影响因素研究

通过电导、流变学方法等研究了温度和表面活性剂浓度对双(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠(AOT)、水和聚乙二醇-200(PEG-200)体系有序结构形成和转变的影响。结果发现,在室温下高浓度AOT溶液中出现凝胶结构。当AOT的浓度为400mmol/kg以上时,随着温度的升高,观察到体系从透明粘稠到稍浑浊再到透明低粘度的过程,结合AOT的双链结构并通过流变实验验证了网络结构的形成,推测该体系在微观上经历了从凝胶到囊泡再到胶束的转变过程。当AOT的浓度为200~400 mmol/kg时,随着温度的升高,出现了凝胶和胶束混合体系到胶束体系的转变过程。     

一种高强度准聚轮烷水凝胶的制备及性能研究

通过点击化学在聚乙二醇单甲醚(MPEG)端基分别修饰了葡萄糖(Glc)、甘露糖(Man)和半乳糖(Gal),制备了一系列端基为糖的聚乙二醇单甲醚(MPEG-Glc、MPEG-Man和MPEG-Gal),此类端基为糖的MPEG和α-环糊精(α-CD)混合后能够形成稳定的准聚轮烷(PPR)水凝胶,而端基没有修饰糖的MPEG和α-CD只能形成黏度较大的溶液而无法形成稳定存在的凝胶.通过流变仪测试可知水凝胶的弹性模量高达1.0×105 Pa,远大于文献中通过黏土等增强的PPR水凝胶的强度,我们认为该MPEG端基的糖之间能够形成新的"糖交联"点从而有效提高了凝胶的强度.通过向水凝胶中加入和MPEG端基的糖具有相互作用的苯硼酸半酯聚合物(PNIPAM-co-PBOB)或刀豆蛋白(Con A),发现在凝胶中加入PNIPAM-co-PBOB或Con A后可明显降低PPR水凝胶的强度.通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对水凝胶的形貌以及微观结构进行表征分析,发现此凝胶的微观结构和文献中报道的PPR水凝胶基本一致,进一步证明了上述结论.     

小麦蛋白质的流变行为及蛋白质塑料的结构与性能

基于作者在对小麦蛋白质溶液动态流变行为、增塑小麦蛋白质等双轴拉伸流变行为、小麦蛋白质塑料制备与性能等研究的最新结果,阐述了pH、温度等对小麦蛋白质溶液动态流变行为的影响;根据Hybrid模型,考察了醇溶蛋白分子的旋转运动、弯曲运动、高频耗散等对流变行为的贡献;分析了形变速度、蛋白质含量、网络形成时间与增塑蛋白质等双轴拉伸流变行为的关系,阐明了分维蛋白质网络的形成机制;探讨了采用热压方法制备小麦蛋白质塑料的工艺参数、交联、化学改性等对微观形态与宏观性能的影响.     

相变过程对等规聚丙烯/炭黑复合材料中填料网络的影响

采用柔和混合方法制备出炭黑(CB)填充等规聚丙烯(iPP)复合材料,CB在iPP熔体中可以进行团聚而形成填料网络,采用动态流变-电阻同步测试的方法,研究原位结晶-熔融过程对所形成网络的影响.实验结果表明,经历原位结晶-熔融后复合材料中可以被动态流变实验检测到的填料网络消失,这是由于结晶和熔融过程中都会影响填料网络结构,而熔融过程中网络的破坏更为显著.相变后网络的重建过程说明,相变过程不能完全破坏熔体中形成的团聚结构,填料网络容易重新形成.     

侧链携带金刚烷的聚(N-异丙基丙烯酰胺)与环糊精二聚体构筑可控超分子体系

合成了侧链携带金刚烷的温敏性聚合物(Pnipam-Ad)及环糊精二聚体(trans-Azo β-CD Dimer),利用Pnipam-Ad侧链的金刚烷与trans-Azo β-CD Dimer的主客体识别作用构筑了超分子体系.以二维核磁共振谱(2D NMR)、粘度法等手段对Pnipam-Ad与trans-Azo β-CD Dimer之间的主客体包结作用进行了研究,两者之间的缔合受Pnipam-Ad和trans-Azo β-CD Dimer浓度及trans-Azo β-CD Dimer光异构的影响.此外,trans-Azo β-CD Dimer对Pnipam-Ad聚合物链的物理交联作用使两者混合溶液的最低临界溶解温度(LCST)低于纯P(NIPAM)的LCST.     

疏水改性聚丙烯酰胺的荧光研究

使用荧光探针技术,跟踪了疏水改性聚丙烯酰胺(HMPAM)在溶液中的变化过程,对HMPAM在溶液中的聚集行为进行了研究。同时也对部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)作了对比研究。发现HMPAM在溶液中具有独特的变化规律:由疏水缔合形成超分子聚集体,再由超分子聚集体形成布满整个溶液空间网络结构的过程。并使用粘度法对其宏观流变性能进行了研究,发现两种手段所得的结果具有较好的对应关系。     

加工工艺对气相生长碳纤维填充聚苯乙烯复合体系导电逾渗与动态流变特性的影响

研究了加工工艺对气相生长碳纤维(VGCF)填充聚苯乙烯(PS)复合体系导电逾渗与动态流变特性的影响.结果表明,低转速、短时间混合有利于VGCF形成较为完善的逾渗网络结构,其复合体系逾渗阈值低、导电性能好.使用作者提出的两相模型描述VGCF/PS复合体系的流变特性,发现低转速、短时间(30 r/min、5 min)混合条...     

低温聚乙烯醇(PVA)水凝胶结构的初步研究

本文采用透射电子显微镜(TEM)研究了低温PVA水凝胶的结构,直接观察到该体系呈明显的相分离结构,可将所形成结构视为聚集态水平上的宏观网络结构,认为正是这种网络结构的形成而赋予了体系强度和弹性.观察到,随着冷冻时间的增长,逐渐形成完善的网络结构,随着体系中PVA浓度的增大,网络结合得更加紧密.还从DSC测定了该相分离结构解体的热焓变化,进一步证实了显微镜的观察结果,提出了该体系凝胶化过程的宏观机制.     

十二烷基硫酸钠对聚乙烯醇亚浓水溶液流变行为的影响

表面活性剂会影响聚乙烯醇(PVA)分子间及分子内氢键形成,进而改变其水溶液的流变响应.本文在确定十二烷基硫酸钠(SDS)在PVA亚浓水溶液中的临界聚集浓度(CAC)和临界胶束浓度(CMCP)基础上,考察了SDS对PVA亚浓溶液(10 wt%)流变行为的影响.研究发现,不同浓度SDScsur对PVA水溶液稳态流变行为的影响差异较大:(1)当csur CMCP,随着csur增加,胶束起物理交联点作用,ηa增大,复合溶液的动态储能模量亦显著增大.加入SDS后,PVA体系内结合水的数目降低,但当csur> CMC后,结合水的数目几乎不变,黏流活化能也表现出相近的变化规律.与稀溶液相比,SDS对PVA亚浓溶液的降黏幅度较大.     

微纤形态结构对PP/PA66原位微纤复合材料流变性能的影响

利用三角形排列三螺杆挤出机(triangle arrayed triple-screw extruder,TTSE)低温原位拉伸直接挤出制备了聚丙烯/聚己二酰己二胺(PP/PA66)原位微纤复合材料.通过三螺杆挤出机内部高强度的剪切-拉伸流场,研究了不同工艺参数如PA66含量、加工温度和螺杆转速下原位微纤复合材料中纤维的直径和长径比,并分析微纤长径比对复合材料动态流变性能的影响,且着重探究微纤长径比对凝胶点形成的影响.形貌分析结果显示,工艺条件极大地影响了微纤形貌,且PA66微纤长径比随分散相含量和螺杆转速的提高逐渐增加;动态流变数据说明,随着微纤长径比的增加,复合材料低频下的储能模量明显提高且比纯PP要高,同时,低频下的损耗角正切值降低且变化趋于平缓,而Cole-Cole圆半径显著增大,此时微纤复合材料表现出类凝胶的流变行为;原位微纤自缠结形成凝胶网络,微纤长径比越大,形成临界凝胶网络所需的PA66微纤含量越低,当长径比为210时,形成凝胶点时微纤含量仅3.80 wt%.     

疏水改性羟乙基纤维素的流变性能研究

对疏水改性羟乙基纤维素(HMHEC)溶液的流变性质进行了系统研究,探讨了不同的浓度、温度、盐浓 度、pH值和剪切速率对其溶液表观粘度的影响.结果表明HMHEC溶液临界缔合浓度为0.3 g/100 ml.当HMHEC的浓度低于临界缔合浓度时,HMHEC溶液增稠以分子内缔合为主,增稠幅度小;当高于临界缔合浓度后,便会形成以大分子间缔合为主的动态物理交联网络结构.HMHEC水溶液具有良好的耐温耐盐及抗剪切性能,而且pH稳定性良好.     

聚醚砜-羟基磷灰石混合溶液的流变性能

采用N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）为溶剂配制含羟基磷灰石（HAP）的聚醚砜（PES）溶液,研究了PES-HAP-DMAc体系的流变曲线以及HAP的质量分数、混合溶液温度等对流变性能的影响。结果表明：混合溶液的非牛顿指数（n）随着温度的升高、HAP质量分数的增大而降低,表现为非牛顿流体。     

腐植酸钠/聚丙烯酰胺/粘土杂化水凝胶的研究

以过硫酸钾为引发剂、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、丙烯酰胺单体和腐植酸钠、Laponite RD粘土为原料,用溶液聚合交联法合成了腐植酸钠/聚丙烯酰胺/粘土(SH-PAM-Clay)系列水凝胶.用场发射扫描电镜对其表面形貌进行了研究,并对水凝胶的吸水性和流变性能进行了测试和研究.结果表明这系列水凝胶都具有致密的网络结构和优良的吸水性能.     

正、负离子表面活性剂凝胶化正丁醇

利用正、负离子表面活性剂混合体系月桂酸钠/十六烷基三甲基溴化铵(SL/CTAB)成功实现了正丁醇的凝胶化, 并借助流变仪、扫描电子显微镜(SEM)研究了该凝胶的流变性质和微观形貌. 实验发现, 正、负离子表面活性剂的浓度及混合比例对正丁醇凝胶的形成具有较大影响, 只有在合适的浓度和混合比例下正丁醇才能被有效地凝胶化. 在正丁醇能够形成凝胶的前提下, 固定正、负离子表面活性剂混合体系中某一组分的浓度, 体系的粘度随着另一组分浓度的增加而增大. 流变结果表明该凝胶具有剪切变稀的非牛顿流体特性. 微观形貌的研究表明所形成的凝胶具有典型的三维网络结构, 厚度相对均一的带状纤维是组成网络的结构单元. 进一步的研究表明, 正、负离子表面活性剂碳氢链的疏溶剂作用、极性头基间的静电吸引作用、表面活性剂与正丁醇分子间的氢键作用对凝胶的形成起到重要的作用.     

α-氯丙酸乙酯对映体与β-环糊精的主客体相互作用

运用量子力学PM3方法模拟α-氯丙酸乙酯((R/S)-ECPA)与β-环糊(β-CD)的主客体相互作用,探讨(R/S)-ECPA在β-CD上的手性识别机理.结果表明,(R/S)-ECPA对映体与β-CD形成稳定结合物的结合方式完全不同,(R)-ECPA位于β-CD空腔宽口端,形成缔合物;(S)-ECPA插入β-CD空腔内形成包结物.而且,(S)-ECPA与β-CD的结合稳定能低于(R)-ECPA与β-CD的结合稳定能.在(R/S)-ECPA与β-CD结合物中,(R/S)-ECPA中的手性碳接近葡萄糖单元的C2和C3.(R/S)-ECPA与β-CD之间的手性识别与匍萄糖单元的C2和C3所提供的手性环境和(R/S)-ECPA与β-CD结合的紧密程度密切相关.     

蚕体内不同丝腺部位丝蛋白溶液结构与性质的研究

采用偏光显微镜研究了蚕体内不同丝腺部位(包括前部、中部和后部)中丝蛋白溶液的性质变化,并采用了拉曼光谱和旋转流变仪对中部丝腺(包括前区、中区及后区)的丝蛋白分子结构和流变性能进行了分析。结果发现:蚕体内只有前部丝腺及中部丝腺前区的丝蛋白溶液具有偏光现象;丝蛋白溶液在由中部丝腺后区向前区流动的过程中,粘度及弹性均逐渐变小,其构象则由无规卷曲逐渐向α-螺旋转变,并进一步形成β-折叠构象。由此表明,在蚕体内中部丝腺前区的丝蛋白溶液很可能已经形成了液晶态结构。