γ-射线辐射活性自由基聚合研究

本文对γ- 射线辐射条件下的活性自由基聚合反应研究及进展进行了综述。虽然γ- 射线辐射引发聚合反应通常是不可控的,但在有机硫化物,如二硫代羧酸酯或三硫代碳酸酯存在下,则成功地实现了可控/活性自由基聚合。聚合过程中聚合物分子量随单体转化率线性增长,不但可控,且分布窄,也可以用于合成嵌段共聚物。有机硫化物对聚合反应控制起着关键性作用,硫化物的结构对于γ- 射线辐射活性自由基聚合行为的影响显著。γ- 射线辐射聚合的突出优点是可在室温或更低的温度下实施,且不需要加入引发剂。在环硫化合物存在下,获得了环形聚合物;而且使热和光敏感的叠氮类单体实现了活性聚合。     

含氟烷基氧杂磺酸钾盐快速电子辐照自由基衰变

本文报导了用电子自旋共振谱研究一些含氟烷基氧杂磺酸钾盐经快速电子辐照后自由基衰变的情况。真空辐照和空气中辐照的剂量均为7.2×10~6rad。辐照后的全氟和多氟化合物于室温下放置2～12天后,其自由基浓度为10~(18)spin No./g,放置88天后,自由基浓度与前相同,基本无变化。而十二烷基磺酸钠辐照后生成的自由基,在室温下却很快衰变。辐照后生成的自由基具有反应活性,可以引发苯乙烯的聚合反应。     

基于液态聚碳硅烷的聚铝碳硅烷的合成与表征

采用液态聚碳硅烷与乙酰丙酮铝在常压下反应合成了具有不同铝含量的聚铝碳硅烷(PACS), 由于不需要循环回流过程, 因此该方法简单方便, 安全性高. 在与合成聚铝碳硅烷相同的条件下, 对单纯的液态聚碳硅烷原料进行保温处理, 所得产物的分析表征结果显示, 该原料在反应条件下基本保持稳定, 不会自聚或者裂解. 不同铝含量的聚铝碳硅烷的元素分析结果表明, 随着乙酰丙酮铝加入量的增加, 聚铝碳硅烷中的铝含量增加, 同时氧含量增加, 氢含量减少, 且乙酰丙酮铝中的铝元素几乎全部引入到液态聚碳硅烷中. GPC分析结果显示, 随着铝含量的增大, PACS的数均分子量增大, 分子量分布变宽. 红外光谱和核磁共振波谱分析结果表明, 液态聚碳硅烷与乙酰丙酮铝的反应主要以消耗Si-H键的方式进行, 铝元素以AlO₄, AlO₅和AlO₆ 3种配位形式存在, 同时形成Si-O-Al交联键, 使得聚铝碳硅烷的分子量增大, 分子量分布变宽.     

γ射线辐射医用级超高分子量聚乙烯自由基的演变

采用γ射线对医用级超高分子量聚乙烯(UHMWPE)进行辐照处理, 利用电子自旋共振波谱仪(ESR)研究了辐照诱导自由基的种类及其在氩气和不同氧分压下的衰减行为. 在氩气中, 辐射诱导UHMWPE主要产生烷基自由基和烯丙基自由基, 总的辐射化学产额约为0.48/100 eV. 室温下烷基自由基的稳定性差, 其寿命仅有 1 d左右. 在含氧气氛中, 自由基主要通过氧化反应而衰减, 其衰减速率随氧分压的增加而增加, 半衰期则由1×10⁵ Pa氩气中的224.0 h降至5×10⁵ Pa O₂气中的1.8 h. 根据此结果推算, 室温下陷落在晶区的自由基迁移至微晶表面的速率非常快, 仅需小时量级.     

反应温度对聚二甲基硅烷高压合成聚碳硅烷性能的影响

以聚二甲基硅烷(PDMS)为原料,在高压釜内高温高压合成了聚碳硅烷(PCS)先驱体.研究了反应温度对合成的PCS的Si—H键含量、支化度、Si—Si键含量、分子量及其分布、软化点及产率的影响.研究表明,随着反应温度的提高,分子量及软化点均明显增加,分子量分布变宽,支化度升高,Si—Si键含量明显降低.当反应温度低于460℃时,Si—H键含量及产率随反应温度的升高逐渐升高,当反应温度高于460℃时,由于分子间的缩合及热交联二者逐渐降低.在反应过程中PDMS首先转化为小分子量的PCS,然后是小分子PCS分子间发生脱氢及少量脱甲烷缩合使分子量长大.当反应温度高于450℃时,PCS分子量分布出现中分子量峰,Si—Si键含量较低,在室温空气中比较稳定.     

聚碳硅烷的高温高压生成机理研究

分别以聚二甲基硅烷(PDMS)、液态聚硅烷(LPS)及PDMS裂解剩余物(LPCS)为原料,在不同的温度下高压合成聚碳硅烷(PCS),采用红外、紫外、核磁共振、分子量及其分布等分析PCS的组成、结构随温度的变化.同时,采用改变减压蒸馏温度的办法,对PCS进行分级,收集在不同蒸馏温度下的馏分,通过对一系列馏分进行了IR分析,以此推测PCS的转化过程.研究表明,PCS的生成过程是随着温度的升高,PDMS、LPS中键能较低的Si—Si键断裂,逐渐转变成为键能较高的Si—C键,转化为低分子的碳硅烷;随着温度的升高,碳硅烷分子间发生脱氢、脱甲烷缩合反应使产物的分子量逐渐长大,生成PCS.     

聚锆碳硅烷陶瓷先驱体的制备与表征

为了提高SiC陶瓷纤维的综合性能,利用聚二甲基硅烷(PDMS)热解制得的液相产物聚硅碳硅烷(PSCS)与乙酰丙酮锆(Zr(AcAc)4)反应,制备了含锆SiC陶瓷纤维的先驱体聚锆碳硅烷(PZCS).选用液相PSCS作为反应原料,可使锆元素在先驱体中分布更加均匀,并能防止Zr(AcAc)4在反应过程中升华.实验合成的PZCS化学式为SiC1.94HxO0.066Zr0.0104,数均分子量Mn=200~400,再成型性良好.反应机理研究表明,反应过程中存在PSCS裂解重排反应,Si—H键在反应中显示出很高的活性,PZCS分子量的增加是PSCS形成的Si—H键与Zr(AcAc)4的配位基发生交联反应的结果.利用PZCS制备的Si—Zr—C—O陶瓷纤维平均强度2.6GPa,平均直径11μm,性能优异.     

不同温度下聚铝碳硅烷的合成与表征

为了研究合成温度对聚铝碳硅烷(PACS)结构的影响, 采用具有Si—C骨架结构的低分子量液态聚碳硅烷(LPCS)与乙酰丙酮铝[Al(AcAc)3]为原料, 在300, 360和420 ℃下分别合成了固态PACS, 并对合成的PACS样品进行元素组成及结构表征. 表征结果显示, 合成温度明显影响样品的Al, O含量及Si—H键数量. 合成温度升高, Al含量与O含量增大, 但PACS中的Si—H键数量急剧减少, 在360 ℃下合成的样品具有理论Al含量, 而在300和420 ℃下合成的样品的Al含量分别小于和大于理论Al含量. 27Al MAS NMR结果显示, Al与O形成AlO4, AlO5和AlO6 三种配位形式. 反应过程中消耗Si—H键形成Si—O—Al交联结构是PACS数均分子量及多分散系数增加的主要原因.     

高分子量聚碳硅烷合成研究

采用正交设计的方法从常压合成得到的中低分子量聚碳硅烷(PCS)出发,进行热压合成制备高分子量的PCS;并运用红外、GPC、核磁共振等分析测试手段对其结构和性能进行了表征.研究表明,采用从常压合成得到的中低分子量PCS出发进行热压合成的化学方法,可以制备得到高分子量的PCS;控制热压反应温度在460-470℃、预加压力1-2 MPa、反应6 h得到先驱体PCS的Mw在6400-8500之间;热压合成后制得的高分子量PCS的支化度有所降低;通过控制热压反应时间可以较好的调控高分子量PCS重均分子量的大小.     

聚碳硅烷热解SiC陶瓷结构与微波吸收性能

以聚碳硅烷(PCS)为原料,通过800-1200℃热解制备了PCS-SiC陶瓷,采用SEM、XRD与拉曼光谱对样品形貌、晶相及自由碳结构进行了表征。测量了样品直流电导率,并用矩形波导法测试了试样在8.2-12.4 GHz(X波段)频率范围的复介电常数,根据传输线理论计算出不同厚度材料的反射损耗。结果表明,随着热解温度的升高,样品电导率升高,同时复介电常数实部与虚部增加,吸波性能得到改善。PCS-SiC陶瓷中自由碳石墨化是引起极化能力及电导损耗提高的原因。     

聚碳硅烷／纳米镍粉的热裂解

聚碳硅烷／纳米镍粉的热裂解王军＊宋永才冯春祥（国防科学技术大学材料工程与应用化学系长沙４１００７３）关键词聚碳硅烷，纳米材料，镍，热解，碳化硅纤维１９９６－０９－１７收稿，１９９６－１２－１３修回国家攻关计划和“８６３”高技术资助项目聚碳硅烷（ＰＣＳ...     

过氧化二苯甲酰为引发剂用于液态聚硅烷合成聚碳硅烷

以聚二甲基硅烷裂解制备的液态聚硅烷为原料,添加引发剂过氧化二苯甲酰合成聚碳硅烷,使液态聚硅烷合成聚碳硅烷的产率提高了20%~25%.利用FTIR和GPC对反应过程进行跟踪分析,利用元素分析,1H-NMR,13C-NMR,TG-DTA和XRD对产物的组成结构和性能进行了表征,提出了过氧化二苯甲酰对液态聚硅烷合成聚碳硅烷的促进反应机理.结果表明,过氧化二苯甲酰受热分解形成自由基,促进了液态聚硅烷中的Si—Si键断裂重排,同时也引发了小分子硅碳烷中的Si—H和Si—CH3键断裂生成Si—CH2—Si结构,使聚碳硅烷分子量长大,产率提高.同时过氧化二苯甲酰分解产生的苯基和苯甲酰氧基会作为端基或侧基引入到聚碳硅烷分子中,引起产物C、O含量的少许增加.但对聚碳硅烷高温烧结后的陶瓷收率没有显著影响.     

液态聚碳硅烷的固化反应动力学研究

选用过氧化二异丙苯(DCP)和偶氮二异丁腈(AIBN)分别引发含乙烯基液态聚碳硅烷(VHPCS)聚合。采用非等温差示扫描量热法(DSC)研究VHPCS/DCP、VHPCS/AIBN两种体系的固化反应动力学,通过Kissinger方程和Crane方程确定相关动力学参数,并由此得出体系的n级固化模型。同时通过β-T外推法确定体系的固化工艺温度,并对体系交联机理及产物热性能进行分析。研究结果表明:VHPCS/DCP、VHPCS/AIBN二体系的活化能分别为72.17kJ/mol、94.11kJ/mol,反应级数分别为0.92、0.93。β-T外推法确定:当升温速率为0℃/min时二体系的近似凝胶化温度均为55℃,峰值温度分别为110℃、107℃,终止温度分别为129.5℃、134℃。FTIR结果表明,VHPCS的交联固化主要是通过双键的自聚合实现,交联后样品的陶瓷产率有所提高。     

壳聚糖的γ射线辐射降解研究

动力学;无规降解;断链机理;壳聚糖的γ射线辐射降解研究     

高软化点聚碳硅烷的合成及可纺性

采用聚二甲基硅烷经常压高温裂解法合成了聚碳硅烷(PCS),研究了不同反应条件下缩聚反应的特点与分子量增长的模式,探讨了聚碳硅烷的结构与可纺性之间的关系.结果表明,对应于不同分子量PCS之间的缩聚反应,高温下PCS的缩聚反应分为分子量匀速增长和加速增长2种模式.经匀速增长模式得到的PCS分子量呈双峰分布,具有良好的可纺性,而经加速增长模式得到的PCS因含有大量的支化结构,分子量呈多峰分布,可纺性较差,甚至丧失可纺性.通过控制反应条件使缩聚反应中分子量增长处于匀速模式,合成了软化点为256~287℃,数均分子量为2.3×103且具有良好可纺性的聚碳硅烷.     

聚碳硅烷纤维的热交联研究

在无氧的情况下对PCS纤维进行热交联时 ,发现在热交联前纤维必须有一个最低的预氧化程度 ,然后通过PCS纤维自身热交联实现预氧化 ,这样可降低纤维 1 3的氧含量 ,制备性能优良的SiC纤维 .研究了低预氧化PCS纤维热交联反应的机理 ,并对引入氧在热交联中所起的作用进行了分析 .研究结果表明 ,PCS纤维能够进行热交联处理所需的最低预氧化程度为纤维氧增重 9% ;热交联的过程主要是消耗了PCS中的SiH键 ,生成SiCH2 Si键 ,形成分子间交联 ;引入的少量氧预氧化时生成SiOH键 ,热交联中发生脱水反应生成SiOSi键 ,在纤维表层形成保护层 ,保证了纤维的热交联顺利进行     

聚铝硅烷与聚碳硅烷共混先驱体制备SiC(Al)纤维

采用聚铝碳硅烷和聚碳硅烷共混制备含铝碳化硅的先驱体,并与直接合成得到的聚铝碳硅烷进行了比较.元素分析表明,共混法能够有效控制聚铝碳硅烷中的铝含量,且共混聚铝碳硅烷先驱体Si—H键含量更高.流变性能研究表明,共混获得的聚铝碳硅烷先驱体黏流活化能从255kJ/mol降至200kJ/mol,先驱体的可纺性提高,所以原纤维的平均直径从19μm降至12μm.预氧化后聚铝碳硅烷原纤维经1800℃一步烧成可得到致密的SiC(Al)纤维;XRD研究表明,纤维中的铝起到抑制碳化硅晶粒长大的作用.     

磁性碳化硅陶瓷先驱体聚铁碳硅烷的研究

通过低分子量的聚硅烷与二茂铁反应合成了聚铁碳硅烷(PFCS).探索了反应温度、裂解温度、二茂铁含量等因素对合成PFCS的影响.元素分析、红外光谱、氢谱分析表明,铁被引入到PFCS中,PFCS与聚碳硅烷的结构相似.高温裂解聚铁碳硅烷所得碳化硅陶瓷具有一定的磁性.     

聚铝碳硅烷不熔化纤维中氧含量的调节

氧含量是SiAlCO纤维在1700℃以上烧结致密化,并得到近化学计量比元素组成的关键因素,而氧元素主要来源于前驱体聚铝碳硅烷(PACS)纤维的不熔化过程.本文采用一种新的不熔化方法,以预氧化-热交联的方式对PACS纤维进行不熔化处理,实现了热解后所得SiAlCO纤维中氧含量在10%~13%(质量分数)范围内可调节.为保证PACS纤维在热交联过程中不熔融,其最低预氧化条件为190℃下保温4h,对应氧引入量为7.87%,预氧化纤维在惰性气氛下450℃保温2h,可实现不熔化.通过凝胶液相色谱(GPC)、红外光谱(IR)及热重-质谱联用(TG-MS)等方法研究预氧化和热交联过程,结果表明,预氧化过程主要是Si—H氧化生成Si—OH,部分Si—OH相互缩聚,在分子间形成Si—O—Si,使PACS数均分子量提高.热交联分为2个阶段,300℃以下主要是残留的Si—OH之间形成Si—O—Si交联结构;300~450℃主要发生Si—H与Si—CH3之间脱H2的缩聚反应,形成Si—CH2—Si交联结构.     

水溶液体系中氧化石墨烯的γ射线辐射还原

石墨烯是一种碳原子以二维蜂窝状晶格结构构成的单片层材料,由于其具有优异的电传导性、力学性能和热传导性近年来受到广泛关注.本文采用γ射线辐射技术分别处理水溶液和对苯二胺(PPD)水溶液中的氧化石墨烯(GO),得到辐照还原氧化石墨烯(RGO)和胺基化修饰的还原氧化石墨烯(RGON).通过傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼(Raman)光谱、X射线衍射(XRD)和热失重分析(TGA)等表征分析产物的化学结构和元素组成;通过四探针测试仪和接触角测量仪研究产物的导电性能和亲水性.实验结果表明,在水溶液及PPD水溶液中γ射线辐射均可高效还原GO,还原后得到的RGO和RGON电导率均显著增大.PPD的胺基在辐射还原过程中还可以修饰到石墨烯的表面,因此RGON的亲水性比RGO好,但胺基的存在会干扰石墨烯表面π电子的传导,导致其电导率下降.