含硅功能化聚烯烃:合成及应用

聚烯烃功能化改性是获得高性价比新材料的有效途径。含硅功能化聚烯烃(SFPO)是聚烯烃分子结构中含有机硅功能基团或有机硅聚合物链段的一类功能化聚烯烃的统称。由于有机硅功能基团及有机硅聚合物特殊的理化性质,SFPO通常具有丰富反应性或优异性能,成为一类有代表性的功能化聚烯烃。SFPO可以作为反应性中间体,用于制备具有复杂拓扑结构的功能化聚烯烃(如星型聚合物、梳型聚合物、接枝共聚物)或聚烯烃共价键接枝改性纳米材料;SFPO还可作为功能性添加剂(如增容剂、加工助剂,表面改性剂),用于开发聚烯烃新材料。近年来,研究人员在含硅功能化聚烯烃研究领域取得了系列进展,本文旨在对相关工作进行系统总结,以期引起同行注意并促进相关研究深入发展。     

结构明确聚烯烃接枝共聚物:合成、结构与性能

实现聚烯烃功能化是制备高性能聚烯烃材料、拓展聚烯烃应用的重要手段,几十年来得到了学术界及工业界的广泛关注。聚烯烃接枝共聚物作为一类重要的功能化聚烯烃,包含聚烯烃链段（PE、PP等）及功能化聚合物链段（PS、PMMA、PEG等）,因而在提高功能单元含量的同时能保持聚烯烃单元优异的结晶、加工性能。结构明确的聚烯烃接枝共聚物,具有结构参数可控、综合性能可调的特点,对于认识聚合物材料结构-性能关系、拓展聚烯烃应用范围具有重要的学术和实际意义。聚烯烃接枝共聚物的合成方法可以分为三种类型：“共聚接枝（graft-through）”、“引出接枝（graft-from）”、“偶联接枝（graft-onto）”。前两种合成方法往往涉及烯烃配位聚合与其他聚合方式的机理转化过程;其中,反应性聚合物中间体作为大分子引发剂、大分子RAFT试剂、大分子单体参与接枝反应,实现接枝共聚物的可控制备。第三种方法思路简单明确,即利用聚烯烃侧基反应性基团与其他聚合物反应性端基之间的高效偶联反应实现接枝共聚物制备。本文从合成、结构及性能三方面较为全面地综述了结构明确聚烯烃接枝共聚物的研究进展,着重讨论了新兴合成方法及相应接枝共聚物的潜在应用。     

聚烯烃后功能化：自由基接枝与碳氢活化

聚烯烃是消费量最大、应用最广泛的合成树脂。在聚烯烃结构中引入少量功能性基团,能够在保持聚烯烃固有优异性能的前提下,赋予聚烯烃极性、反应性、粘接性、抗氧化性、荧光性等多种功能特性,从而得到具有重要应用前景的功能化聚烯烃。后功能化法是制备功能化聚烯烃的主要方法之一。传统熔融自由基接枝(FRG)反应可控性低、副反应多,难以制备结构明确的高接枝量产物。使用新型引发体系,可提高FRG反应可控性,抑制副反应、提高接枝量。相比FRG反应,碳氢活化反应可控性强,可引入的功能性基团品类丰富,可用于高效合成结构明确、无副反应的新颖功能化聚烯烃。本文在简述FRG反应制备功能化聚烯烃的基础上,着重讨论近年来基于碳氢活化反应制备功能化聚烯烃的最新研究进展。     

聚烯烃-极性聚合物嵌段共聚物最新研究进展

聚烯烃-极性聚合物嵌段共聚物(polyolefin-b-polar polymer block copolymer,POBP)包含非极性/非功能化聚烯烃和极性/功能化聚合物嵌段,由于其独特的结构和性能特点,引起了人们的广泛关注。POBP的传统用途是作为聚烯烃和其它材料(如极性聚合物)的增容剂,近年来在诸多新兴的研究领域也取得了一定应用,包括多孔渗透膜、功能性杂化纳米材料、固体聚合物电解质等。POBP的制备方法主要两种:(1)配位聚合向其它聚合方式的聚合机理转变,即首先由配位聚合制备出聚烯烃大分子引发剂,随后引发极性单体聚合得到POBP;(2)聚烯烃反应性功能化端基与极性聚合物反应性端基之间的偶联反应。本文综述了POBP的最新研究进展,重点评述了新颖的合成路径和POBP在制备新型功能材料方面的应用进展。     

端基功能化聚烯烃的合成与应用

端基功能化聚烯烃（Cef-PO）在聚烯烃改性和构筑复杂结构聚合物方面有着重要应用。可通过控制烯烃配位聚合过程中的自发链转移反应,得到端基不饱和聚烯烃;或通过引入硼烷、磷烷、苯乙烯及其衍生物/氢气等链转移剂得到不同反应性基团封端的聚烯烃;再经进一步基团转化反应,得到多种不同性能的Cef-PO。另外,活性配位聚合过程中,通过对活性增长聚烯烃链选择性封端处理,或使用功能化的催化剂,也可以用来制备Cef-PO。通过配位链转移聚合,即聚烯烃链在催化剂金属中心和烷基金属链转移剂之间快速可逆链转移的聚合过程,可以直接得到具有高度反应活性的碳-金属键封端的聚烯烃,经化学转化得到Cef-PO。此外,叶立德活性聚合、共轭二烯烃的阴离子活性聚合和环烯烃的开环易位聚合也可以用来制备Cef-PO。向其他聚合方式（活性自由基聚合、活性阴离子聚合等）的转换及与点击化学的结合是Cef-PO应用的明显特点。Cef-PO的应用包括作为聚合物的改性剂以及用于合成具有复杂结构的聚合物。     

原子力显微镜在聚烯烃研究中的应用

聚烯烃材料因其卓越的性能和较低的价格广泛应用于工农业、医疗卫生、军事、日常生活等领域。为了拓展聚烯烃材料的应用范围,表面功能化聚烯烃、聚烯烃与其他材料的共混物以及聚烯烃/无机纳米复合材料等得到了发展,并成为该领域的研究热点。原子力显微镜(AFM)是利用一个极为尖锐的针尖与样品间的相互作用力进行材料表面的形貌、物理和化学信息探测的一种技术,它在上述聚烯烃研究中发挥着重要作用。表面粗糙度是聚烯烃材料表面功能化研究中的重要参数之一,AFM技术则能够给出准确的表面粗糙度信息。由于AFM技术能够直观地观察各组分的混合状态及相分离情况,因此AFM技术成为聚烯烃与其他材料共混研究的重要手段之一。此外,AFM是一种非常有效的微纳米结构形貌的表征方法,在聚烯烃的结晶研究方面也得到了应用。本文简单介绍了AFM表面形貌观测的工作原理和工作模式,主要阐述AFM在聚烯烃材料研究中的三个主要应用:材料表面粗糙度、共混相分离以及结晶研究。     

聚烯烃功能化研究进展

在烃烃聚合中，聚烯烃的功能化是受到人们普遍关注的问题之一。本文综述国内外用溶液法，等进行的后功能化研究，重点介绍了新型的中介物的功能化研究进展，并扼要介绍了功能化聚烯烃的应用情况。     

聚烯烃分离膜表面改性研究进展

综述了聚烯烃类分离膜表面改性研究的主要进展,着重介绍了高能辐射接枝、光引发接枝、等离子体接枝、表面臭氧处理、以及超临界CO2状态下接枝等表面改性方法的特点,分析了改性后聚烯烃膜的性能,并对聚烯烃分离膜表面改性进行了展望。     

烯烃配位聚合二十年

聚烯烃树脂是消费量最大的合成树脂种类,性能优异,用途广泛。二十多年来,烯烃配位聚合技术取得了突飞猛进的发展,在催化剂、聚合方法、聚合工艺方面都有重大突破。本文综述了二十多年来烯烃配位聚合的研究发展情况,包括Ziegler-Natta催化剂,茂金属催化剂,非茂金属催化剂,配位聚合机理,功能化聚烯烃的制备,原位共聚制备LLDPE,原位聚合制备纳米复合材料,活性配位聚合以及Spherizone工艺等方面的成就。     

聚乙二醇/功能化石墨烯层状纳米复合材料热稳定性的提高

通过溶液共混技术成功制备了一系列聚乙二醇功能化石墨烯(GO-PEG)填充的聚乙二醇4000(PEG4000)基纳米复合材料.利用红外(FT-IR)、X衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重(TG)及玻璃化转变温度(Tg)等表征手段详细研究了复合材料的结构和热性能.结果表明:GO-PEG可均匀分散在聚合物基体中,纳米复合材料呈层状结构;组分间的较强界面相互作用协同增强了纳米复合材料的热稳定性能.最终提出了层状纳米复合材料的形成过程及机理.     

马来酸酐与聚烯烃接枝产物的表征

综述了马来酸酐与聚烯烃接枝产物的多种表征手段，重点分析了纯化处理，化学滴定以及红外分析方法的表征原理，应用和改进方法。     

粘土/聚烯烃纳米复合材料研究进展

原位聚合;插层复合;粘土/聚烯烃纳米复合材料研究进展     

High Barrier Polyamide/Polyolefin/Organoclay Nanocomposites

New composites coupling the alloy and nanocomposite technologies have been successfully produced with regular co rotating twin screw extruder. These new composites, Polyamide(PA6)/Polyolefin(PO)/compatibilizer/nanoclay, have been blown to end up with monolayer films. The thermo mechanical performances of these new composites do not reveal any improvement at high temperature resulting from the presence of nanoclays, as required by emergent needs in automotive field. More interesting are the high barrier properties obtained with these new composites. For specific permeating species, the association of alloy and nanocomposite technologies lead to new materials with superior barrier performances comparing to the materials making up the alloys. Physical explanation of such behavior is detailled in this paper.     

基于叶立德同源聚合的聚烯烃功能化研究

近年来,新的合成方法的发现以及多种活性聚合组合策略的运用,已成为聚烯烃功能化领域的研究热点。本文首先对构筑聚烯烃分子链骨架的一种新合成方法--叶立德同源聚合的反应机理、单体及其研究现状进行了简要的介绍,然后详细评述了叶立德同源聚合分别与活性阴离子聚合、原子转移自由基聚合、可逆加成-断裂链转移聚合以及开环聚合相结合,设计、合成功能化聚烯烃共聚物的研究新进展。最后,对基于叶立德同源聚合设计、合成功能化聚烯烃共聚物的研究前景与实际应用进行了展望。     

Polyolefin,olefin copolymers and polyolefin polyblend nanocomposites

This paper reviews recent studies done in academia or industrial laboratories on polymer nanocomposites based on various type of polyolefins like homopolymers, copolymers and polyblends reinforced with various mineral (montmorillonite, bentonite, closite, laponite, layered double hydroxide, etc.) carbon based (graphite, carbon nanotubes, carbon nanofibers, exfoliated graphite, graphene, carbon black, etc.) nanofillers. The review covers their preparation, their mechanical, thermal, flammability, gas barrier capability, electrical, dielectrical, antibacterial characteristics and their potential applications like low weight structural materials, part of optical devices, thermal interface materials, electric and electromagnetic components, absorption, antibacterial materials, etc.     

Examples of Using 3D-GPC-TREF for Polyolefin Characterization

Summary: Selected examples of using 3D-GPC-TREF to solve polyolefin characterization problems are described in this paper. The term 3D-GPC-TREF stands for a home-build hybrid system of gel permeation chromatograph (GPC) coupled with the capability of the temperature rising elution fractionation (TREF) that includes three online detectors, i.e. the infrared (IR), the differential-pressure viscometer (DP), and the light scattering (LS) detectors.