丙烯腈-衣康酸共聚物接枝聚乙二醇固-固相变材料的制备及表征

将衣康酸与丙烯腈共聚,构建具有双端羧基活性点的聚合物骨架,以二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)为桥基,将聚乙二醇(PEG)接枝到聚合物骨架上,制备了丙烯腈-衣康酸共聚物接枝聚乙二醇(AIPCMs).采用红外光谱、差示扫描量热、X射线衍射、偏光显微镜、热失重及水静态接触角等方法研究了其结构、相变潜热性能、结晶性能、结晶形态、热稳定性及亲水性.结果表明,合成的AIPCMs具有固-固相变特性及优异的热储能性能,相变潜热达到70.5 J/g.化学接枝改变了AIPCMs中PEG的结晶结构及结晶形态.AIPCMs的热稳定性优异,初始分解温度达289℃,并且其亲水性较好,接触角最小可达33.71°.     

纤维素丙酸酯-g-二乙二醇正十六烷基醚固-固相变材料的制备及性能

以二月桂酸二丁基锡(DBTDL)为催化剂,微晶纤维素为骨架材料,二乙二醇正十六烷基醚(E2C16)为相变材料,采用化学接枝法制备了系列纤维素丙酸酯-g-二乙二醇正十六烷基醚(CP-g-E2C16)固-固相变材料.利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H NMR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析(TG)和X射线衍射(XRD)对CP-g-E2C16相变材料的结构和热性能进行了表征.结果表明,得到了E2C16的取代度和接枝含量分别为0.12~0.37和17.1%~33.4%的CP-g-E2C16固-固相变材料.CP-g-E2C16接枝共聚物的相变温度和相变焓分别为25~34℃和40~62 J/g,符合人的体感舒适温度范围.CP-g-E2C16固-固相变材料的耐热温度高于237℃,与E2C16相比提高21~40℃,有望应用于熔融纺丝法制备纤维素基储热调温纤维领域.     

长链烷酸接枝羟丙基纤维素相变材料的制备及其性能

采用酯化的方法将具有相变特征的长链脂肪酸接枝到羟丙基纤维素主链上, 得到了一系列性能稳定, 温度范围适宜的高分子固-固相变材料, 并利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振(NMR)、差示扫描量热仪(DSC)、热失重分析仪(TGA)和X射线散射等技术手段对其化学结构及相变行为进行了研究。 结果表明, 该材料呈现出可逆的固-固相转变特性, 相变温度范围可通过改变脂肪酸的长度调节。 利用棕榈酸、硬脂酸和花生酸获得的相变材料焓值达到60 J/g, 所获得的材料在250 ℃以内不发生热分解。 通过将两种长链脂肪酸混合同时接枝到羟丙基纤维素主链上, 所得产物的吸/放热温度随着混合脂肪酸组分含量的变化而变化, 同时X射线散射的结果也证明羟丙基纤维素混合酯的分子间距是位于其两种单一酯之间的。这一结果为制备一定温度范围内任意相变温度的高分子固-固相变材料提供了简便的方法。     

纤维素基储能调温超细纤维的制备

使用静电纺丝法制备了以醋酸纤维素(CA)为载体基质,聚乙二醇(PEG)为相变材料的新型PEG/CA储能调温超细复合纤维,研究了纺丝溶液中不同PEG含量和分子量对复合纤维的形态和热学性能的影响。结果发现复合纤维的形态一般呈表面光滑的圆柱状,其平均直径随着PEG含量和分子量的增加而增大,PEG随机分布在复合纤维中的内部和表面。热学分析发现当改变纤维中PEG的含量时,复合纤维的相变温度变化不大,而相变焓则与之成正比变化;当改变纤维中PEG分子量时,复合纤维的相变温度和相变焓均随之而改变。通过多次热循环测试发现复合纤维的热学性能均无太大变化,表明所得复合纤维具有良好的耐热性能和稳定性能。通过模拟测试发现,所制得的PEG/CA复合纤维具有良好的蓄热调温特性。因此,PEG/CA储能调温超细复合纤维具有很好的应用前景。     

硬脂酸聚氧乙烯酯与聚乙烯接枝共聚物的制备与表征

以聚氧乙烯为起始原料,合成了一系列硬脂酸聚氧乙烯酯及其丙烯酸酯,用FTIR和1H NMR测试技术对其结构进行了表征,用最大气泡法测定了其表面张力.以其作为接枝单体,利用反应挤出接枝方法制备了系列功能化聚乙烯,用FTIR确定了接枝共聚物的结构和接枝率;用DSC、接触角测量仪对接枝共聚物的热性能、结晶行为和表面性质进行了测试分析.结果表明,含有不同分子量(200、600、1 000、2 000和6 000)聚氧乙烯的硬脂酸聚氧乙烯酯的表面张力分别为30.19、32.22、35.30、38.39和43.37 mN/m;相应的聚乙烯接枝共聚物的结晶温度分别为109.30、109.08、110.18、109.74和109.74℃,水接触角分别为81.060、70.100、72.25°、76.加.和95.55°.随着聚氧乙烯分子量的增加,表面活性剂的表面活性降低;聚乙烯接枝共聚物的结晶温度高于线形低密度聚乙烯(LLDPE,T.=104.95℃),且其亲水性得到改善(纯聚乙烯的水接触角103°).     

纤维素苯甲酸酯接枝二乙二醇十六烷基醚的制备及性能

分别以1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([Amim]Cl)和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]Ac)/N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂体系,以微晶纤维素(聚合度为220)和苯甲酰氯(BC)为原料制备纤维素苯甲酸酯(CB).探索了溶剂体系、反应温度和投料比对产物取代度、溶解性和熔融性能的影响.结果表明,以[Amim]Cl为溶剂时,随着反应温度的升高(60~80℃)或体系中苯甲酰氯与葡萄糖单元环(AGU)投料量的增加(3∶1~9∶1),产物的溶解性和熔融性能均提高,取代度也随之升高(0.13~2.98);以[Emim]Ac/DMAc为溶剂时,产物中苯甲酰基的接枝度较低,且共聚物中引入乙酰基不适合制备纤维素-g-苯甲酰氯.初步探讨了在[Amim]Cl中合成纤维素苯甲酸酯接枝二乙二醇十六烷基醚(CB-g-E_2C_(16))固-固相变材料的性能,研究结果表明,CB-g-E_2C_(16)相变材料的相变温度为12.7~29.1℃,相变焓为12~24 J/g,在294℃仍能保持热稳定性,为该类纤维素基固-固相变材料的可熔融加工奠定了理论基础.     

两亲性纤维素接枝聚脱氢枞酸共聚物的制备及性能研究

通过均相原子转移自由基聚合法(ATRP)将生物质基疏水性松香单体(脱氢枞酸(2-甲基丙烯酰氧基乙基)酯,MAEDA)接枝到纤维素骨架上合成了全生物质基两亲性的纤维素-g-聚脱氢枞酸接枝共聚物(cellulose-g-PMAEDA).ATRP反应过程动力学研究表明cellulose-g-PMAEDA接枝共聚物的合成过程是活性可控的;傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、凝胶色谱(GPC)和X射线衍射(XRD)结果证实了cellulose-g-PMAEDA接枝共聚物的成功合成;由于聚脱氢枞酸侧链的引入,cellulose-g-PMAEDA接枝共聚物的热稳定性,疏水性能明显提高,并且具有紫外吸收性能;动态光散射仪和透射电镜结果表明两亲性cellulose-g-PMAEDA接枝共聚物能够在水溶液中自组装成平均粒径约为200 nm左右的纳米微球,并且该纳米微球具有以纤维素为壳,聚脱氢枞酸酯为核的核壳结构.     

温敏性丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备与性能

采用可逆加成断裂链转移可控/活性聚合方法合成了丙烯腈与N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)的嵌段共聚物,通过调控嵌段聚合反应时间可以获得一系列不同嵌段链长的共聚物,分子量分布在1.3左右.运用静电纺丝技术制备了所合成嵌段共聚物的纳米纤维膜,扫描电镜照片表明纳米纤维膜较为均匀且直径可调.研究了纳米纤维膜表面水接触角与荧光标记牛血清清蛋白的吸附现象,接触角结果证实共聚物纳米纤维膜具有一定的温度响应性,且疏水性嵌段的引入导致响应温度较PNIPAM有所降低;蛋白质吸附结果则表明温度较低时纳米纤维膜表面更亲水,蛋白质吸附较少.所制备的温敏性纳米纤维膜可望用作智能分离与吸附材料.     

α-甲基苯乙烯共聚物接枝碳纳米管超疏水表面的制备

采用自由基聚合法将共聚物接枝到多壁碳纳米管(MWCNT)上制备超疏水表面。结果表明,以α-甲基苯乙烯(AMS)与甲基丙烯酸丁酯(BMA)为单体,经自由基聚合可得到共聚物AMS-co-BMA(PAB),其热降解产物接枝到MWCNT表面可制得与水滴静态接触角为165°,滚动角小于3°的超疏水表面。SEM分析结果表明,共聚物的接枝一方面增大了管间的空隙,增加了表面粗糙度,另一方面又为降低表面能提供了条件。不同pH值液滴测试及放置时间的影响结果表明,该超疏水表面具有较好的稳定性和耐久性。     

疏水改性无规共聚物水凝胶体积相变研究

以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,合成了一系列疏水改性的甲基丙烯酸β-羟乙酯(HEMA)无规共聚物水凝胶,研究了离子强度、pH、温度等条件对凝胶体积相变的影响。结果表明,疏水基末端端基的疏水程度决定凝胶体积相变的速率,随着疏水性单体甲基丙烯酸酯烷基链的增长,凝胶的疏水性增强,凝胶的相转变pH向低pH处迁移;温度高于LCST时,分子间的氢键作用减弱,疏水基团间的相互作用加强,凝胶发生体积相变。     

催化剂用量对醋酸纤维素接枝聚乙二醇单甲醚相变材料接枝率和性能的影响

以二月桂酸二丁基锡(DBTDL)作为催化剂,以醋酸纤维素(CDA)为基体材料、以聚乙二醇单甲醚(MPEG)为工作物质,利用溶液聚合法合成了纤维素接枝聚乙二醇单甲醚相变材料,研究了催化剂用量对MPEG接枝产物接枝率和性能的影响.结果表明,当催化剂用量为0.15%(质量分数,下同)时,MPEG1000和MPEG1500接枝产物的接枝率均达到最大值,分别为224.03%和189.30%;当催化剂用量为0.1%时,MPEG2000接枝产物的接枝率最大,达129.99%.此外,由不同分子量MPEG制备的接枝产物的相变温度和相变焓不同,不同产物在升温过程中均呈现较好的固-固相变调温性能.     

聚酯薄膜表面接枝含硅氧烷共聚物及微生物黏附性研究

通过表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜表面接枝聚苯乙烯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物(PET-g-PS-b-PDMS),制备具有强疏水性表面的聚酯薄膜.利用X-射线光电子能谱仪(XPS),傅里叶变换红外光谱仪(FTIR/ATR),场发射扫描电镜(FESEM)对改性前后聚酯薄膜的表面组成、结构和形貌进行分析与表征;利用接触角测试仪和微生物黏附实验对比研究接枝改性前后PET薄膜的润湿性和对微生物黏附性的影响.结果表明,随反应时间延长,聚酯薄膜表面接枝量增加,水接触角增大.当接枝聚合反应时间为12 h,接枝密度可达0.72 mg/cm2,接触角达到126°,薄膜表面细菌黏附量也随之降到最低.     

两亲接枝共聚物PS-g-N-PEO的合成及表面性能研究——铸膜溶剂及浓度的影响

采用大分子单体法合成了一系列聚苯乙烯接枝壬基酚聚氧乙烯 (PS g NPEO)两亲共聚物 ,采用溶液铸膜法将其在PET表面制膜 ,并利用扫描电子显微镜 (SEM) ,X射线光电子能谱 (XPS) ,衰减全反射红外光谱(ATR)和水接触角 (CA)等手段研究了共聚物组成、铸膜溶剂及浓度对共聚物膜表面形貌、组成及水浸润性能的影响 .结果表明 ,两亲接枝共聚物在不同条件下可形成规则的表面微孔 ,共聚物中NPEO含量越高 ,共聚物膜表面微孔孔径越大 ,对应的水接触角越小 .以THF为铸膜溶剂时 ,制膜浓度越大 ,共聚物膜表面微孔孔径越大 ,对应的水接触角越小 ;而以甲苯为溶剂时 ,制膜浓度对共聚物膜表面形貌影响不大 ,但水接触角要较THF体系显著降低 ,水接触角与浓度关系与THF体系相反 ,制膜浓度越大 ,对应的水接触角越大 .制膜浓度相同时 ,THF作溶剂 ,共聚物膜微孔较大 ,表面亲水组分含量较低 ;以甲苯为溶剂 ,微孔较密 ,表面亲水组分较高 .     

接枝有抗菌与温度敏感共聚物的聚乙烯薄膜制备及抗菌性能初探

通过紫外光引发表面共接枝的方法,在聚乙烯薄膜表面引入了具有杀菌功能和温度敏感共聚物,聚(甲基丙烯酰氧乙基苄基二甲基氯化铵-co-N-异丙基丙烯酰胺)(P(DMAE-BC-co-NIPAAm)).利用红外光谱(IR)和表面接触角(CA)对共接枝膜的化学结构与表面性能进行了表征.研究了因温度改变引起共接枝膜表面疏水性改变,而导致接枝膜对大肠杆菌(E.coli)吸附作用和菌体内膜破裂作用的改变.大肠杆菌被抗菌膜吸附后,在1 mol/L的NaCl浓盐溶液中只有部分被洗脱,在膜表面疏水情况下,可洗脱菌体比例降低.β-半乳糖苷酶活性测定结果表明,因温度升高而引起接枝膜表面疏水性增强时,会使抗菌膜对大肠杆菌菌体的破裂作用增强.     

接枝共聚法制备聚乙二醇(PEG)/聚乙烯醇(PVA)高分子固-固相变材料性能研究

用接枝共聚法将具有相变特征的聚乙二醇(PEG)接枝到具有较高熔点的聚乙烯醇(PVA)主链上,得到了系列性能稳定的PEG/PVA高分子固-固相转变材料,用DSC,WAXD和POM对其相变行为及形态结构进行了研究.结果表明,该材料呈现出可逆的固-固相转变特性;其结晶峰值温度和相变焓比纯PEG低,接枝率对相变温度和归一化相变焓影响不大;接枝率只影响结晶与熔融行为,不影响结晶结构.     

表面张力法研究温敏性接枝共聚物的微胶束化行为

用表面张力法研究了以水溶性可生物降解的葡聚糖为主链 ,具有温敏相变特性的聚 (N 异丙基丙烯酰胺 )为接枝链的葡聚糖 接枝 聚 (N 异丙基丙烯酰胺 ) (Dextran g PNIPAM)共聚物在水溶液中的胶束化行为 .研究结果表明Dextran g PNIPAM体系的微胶束化行为与共聚物结构和溶液体系的温度密切相关 ,接枝共聚物中PNIPAM含量越大 ,水溶液体系的温度越高 ,形成胶束的临界胶束浓度 (CMC)越小 .特别值得指出的是 ,无论水溶液的温度是否高于PNIPAM接枝链段的相变温度 (LCST) ,即PNIPAM链段由亲水性转变为疏水性的温度 ,Dextran g PNIPAM均呈现一个临界胶束浓度大 ,对该现象给予了解释 .     

纤维素纳米纤维接枝聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶的制备与表征

将具有温度响应的聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)接枝到电纺纤维素纳米纤维膜上,制备温度响应型纤维素接枝聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAm-g-Cell)纳米纤维水凝胶。 研究接枝单体(N)与纤维素(c)的质量比、反应温度、反应时间和引发剂浓度对产物接枝率、溶胀性和形貌的影响。 结果表明,最佳聚合反应条件为m(N):m(c)=15:1、反应温度40 ℃、反应时间3 h、引发剂浓度为10 mmol/L,得到PNIPAm-g-Cell接枝率和溶胀率分别为35%和31%。 与PNIPAm相比,PNIPAm-g-Cell水凝胶的低临界相转变温度(LCST)显著升高,说明亲水性纤维素的引入改变了体系的亲疏水平衡。 去溶胀动力学测试表明,0.5 min内接枝率为25%和35%的水凝胶保水率分别降低至93%和61%。 说明接枝率越高PNIPAm-g-Cell水凝胶对温度的响应速度越快,对温度越敏感。     

疏水化两性离子纤维素接枝共聚物/疏水化聚丙烯酰胺复合溶液的粘性行为

疏水缔合作用;羧甲基纤维素;疏水化两性离子纤维素接枝共聚物/疏水化聚丙烯酰胺复合溶液的粘性行为     

新型聚乙烯接枝共聚物的制备与表征

以聚氧乙烯和全氟辛基聚氧乙烯醚(FPEOE)为起始原料, 合成了一系列的特种氟表面活性剂及其丙烯酸酯, 用FTIR和1H NMR对其结构进行了表征, 用最大气泡法测定了其表面张力. 以其作为接枝单体, 利用反应挤出接枝的方法制备了系列功能化聚乙烯, 用FTIR确定了接枝共聚物的结构和接枝率; 用DSC、接触角测量仪和XPS对接枝共聚物的热性能、结晶行为和表面性能进行了测试分析. 结果表明, 随着聚氧乙烯分子量的增加, 氟表面活性剂的表面活性降低; 聚乙烯接枝共聚物的结晶温度高于线形低密度聚乙烯, 且具有较好的亲水性.     

高亲水性聚四氟乙烯微粉的制备及其性能研究

通过预辐射接枝方法在聚四氟乙烯(PTFE)微粉上成功接枝丙烯酸(AAc)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS),制备了高亲水性的PTFE微粉.采用红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和接触角(CA)测试表征了改性PTFE微粉的化学结构和亲水性变化;采用扫描电子显微镜(SEM)观察改性PTFE微粉表面形貌;采用电泳法测试了改性PTFE微粉的zeta电位;通过热重分析(TGA)测试了辐射接枝对PTFE微粉热稳定性的影响.结果表明,改性PTFE微粉亲水性和分散稳定性随着接枝率的增加而增强;在单体浓度为20%,AAc与AMPS之比为2且反应温度为70℃时接枝率达到26.6%,此时改性样品PTFE-g-P(AAc-co-AMPS)在水溶液中的分散稳定性效果较好,并能够长期稳定存在.水接触角由改性前的148.8°下降到改性后的30.2°,对应的zeta电位从-4.3 m V降为-83.4 m V.