高强度聚乙烯醇/聚苯胺/聚吡咯/TiO2导电杂化水凝胶的制备与性能

本文以聚乙烯醇(PVA)、苯胺(ANI)、吡咯(Py)及钛酸丁酯(TBOT)为原料,通过溶胶-凝胶法、原位氧化聚合法及冷冻-融溶法一步得到聚乙烯醇/聚苯胺/聚吡咯/TiO 2(PVA/PANI/PPy/TiO 2)杂化水凝胶。结果表明,该杂化水凝胶具有优异的力学性能和导电性能。当n(ANI)∶[KG-*3/5]n(Py)=8∶[KG-*3/5]2(TBOT体积为100μL)时,其压缩强度高达2.45 MPa。同时,在外加电源的作用下,该凝胶能够使灯泡发光。当n(ANI)∶[KG-*3/5]n(Py)=2∶[KG-*3/5]8(TBOT体积为150μL)时,杂化水凝胶的电导率(0.25 S/m)最好。该杂化水凝胶有望广泛地应用在柔性可穿戴电子器件、安全离子电池、传感器和生物器件等领域。     

气相氧化聚合制备聚合物／聚吡咯表面复合导电材料

将填充有ＦｅＣｌ３的苯乙烯－丙烯腈共聚物，用ＦｅＣｌ３的乙醇溶液浸泡处理后，置于吡咯气氛中，制得聚合物／聚吡咯表面复合导电材料。研究了苯乙烯－丙烯腈中ＦｅＣｌ３含量，ＦｅＣｌ３／乙醇溶液浓度，浸泡时间，聚合反应时间对材料电导率的影响。用扫描电镜观察了导电层的表面结构并测定了导电性的稳定性。导电材料最高电导率达４．８×１０３Ｓ·ｍ－１，在干燥气氛下可稳定１８个月以上。     

壳层可控导电聚吡咯/聚苯乙烯复合微球及聚吡咯中空微胶囊的制备

在导电聚合物含量较小时,含核壳结构的导电聚合物复合粒子就可以具有和本体相当的导电率,且加工性好,近年来这种核壳结构微粒的制备已引起了科学家们的广泛关注．Armes等[制备了导电聚吡咯、导电聚苯胺包覆聚苯乙烯的核壳结构胶体粒子及聚苯胺和二氧化硅的纳米复合物．刘正平等用改进的方法在粒径为116nm的单分散聚苯乙烯乳胶粒子上包覆聚吡咯,     

仿蠕虫状聚吡咯基复合纤维的构建及应变不敏感导电性能研究

采用表面改性、原位聚合和可控牵伸整理技术在弹性聚氨酯表面构建蠕虫状水性聚氨酯@聚吡咯弹性褶皱,开发了一种同时具备高拉伸导电稳定性和较小滞后性的应变不敏感导电纤维.通过扫描电子显微镜、强力仪、红外光谱及系统源表等对纤维的微观形貌、表面成分、力学性能、应变不敏感性能以及循环稳定性等进行表征.结果 表明:该蠕虫状应变不敏感导...     

聚吡咯导电复合膜的研制

吡咯（Ｐｙ）在含有聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）的乙酸乙酯溶液中以三氯化铁（ＦｅＣｌ３）作为氧化剂进行原位化学氧化聚合，制备了可溶性的聚吡咯（ＰＰｙ）／ＰＭＭＡ导电复合材料，利用浇铸成膜的方法制得了导电复合薄膜材料，该薄膜（含Ｐｙ４０ｗｔ％）的电导率可达３２７ｓ．ｍ＾－１（标准四电极法）并且在室温下的空气中有良好的稳定性，对影响聚合反应的诸因素（温度，时间，反应体系等）进行了探讨，确定了最佳的聚合反     

取代聚吡咯自掺杂导电机理的理论研究

自掺杂导电高分子材料均溶于水,其水溶液容易在各种基质上浇注成膜,且加工方便,因而引起了人们的极大兴趣,然而有关其理论研究尚未见报道。 聚3-甲基-4-羧酸吡咯(PMPC)是水溶性自掺杂导电高分子材料中的一种,它可由3-甲基     

聚吡咯纳米线凝胶的模板制备及储能与电化学传感性能

以配位聚合物凝胶为模板,构筑均一的聚吡咯纳米线网络,聚合后经简单处理除去模板,得到性能优异的聚吡咯凝胶.结果表明,模板法合成的聚吡咯凝胶为由均一纳米线组成的三维网络结构,具有良好的力学性能、较大的比表面积及优异的电化学特性,在0.28 A/g电流密度下,比电容可达450 F/g,在2.8 A/g电流密度下充放电1000次,比电容仍可保持88.6%.聚吡咯纳米线网络凝胶经葡萄糖氧化酶负载后得到柔性传感电极,对低浓度(0.2 mmol/L)的葡萄糖具有快速响应性能,有望用于超级电容器及生物电化学传感器等领域.     

导电水凝胶的制备

作为一种新型的功能材料,导电水凝胶已经引起广泛的关注。本文根据目前的研究现状,将导电水凝胶大致分为聚电解质导电水凝胶,酸掺杂导电水凝胶,无机物添加导电水凝胶以及导电高分子基导电水凝胶等几大类,并综述了它们的制备方法。另外,由于大分子体系的导电高分子和水凝胶都有着独特和重要的性能,这使得它们具有广阔的应用价值。所以,本文在综述导电水凝胶制备进展的同时着重综述了导电高分子基导电水凝胶的制备进展。     

一种高透明、可拉伸导电水凝胶的制备及其在电容传感器中的应用

导电水凝胶由于具备良好的电学特性、可调节的机械性能、易于加工性和生物相容性等,是制备柔性电子设备的理想基材。本文使用马来酸与丙烯酰胺作为共聚单体,氯化锂作为导电离子,N,N'-二甲基双丙烯酰胺作为交联剂,使用光引发剂,采用原位光聚合的方式制备了一种导电水凝胶。制得的水凝胶可见光透过率高达93%,最大拉伸形变~380%,导电率最大为12 S/m。鉴于其优异的综合性能,实验中使用导电水凝胶制备了电容传感器并应用于人体活动监测。结果表明,制备的导电水凝胶电容传感器对不同程度的手指弯曲形变和不同力度的手指触碰均表现出灵敏的响应行为,为未来可穿戴柔性电子产品的发展起到了一定的推动作用。     

聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮碱性复合膜的制备及其性能

通过在不同浓度KOH溶液中进行掺杂,制备出了聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮(PVA/PVP)碱性聚合物电解质膜.详尽考察了膜的组成、微观结构、热稳定性、离子电导率和甲醇吸收率.结果表明,PVA与PVP两者具有较好的相容性,当m(PVA)∶m(PVP)=1∶0.5时,膜断面致密、均匀,未发生大尺度相分离.PVP的混入可以极大提高复合膜的电导率和热稳定性.当m(PVA)∶m(PVP)=1∶1时,复合膜的电导率可达2.01×10-3 S.cm-1.PVA/PVP/KOH膜的甲醇吸收率随温度的升高没有明显变化,100℃时其甲醇吸收率仅为同条件下Nafion 115膜的1/4.这表明该复合膜有望作为一种新型的碱性直接甲醇燃料电池用固体电解质膜且可提高膜的使用温度.     

聚乙烯醇/纳米纤维素复合膜的渗透汽化性能及结构表征

将聚乙烯醇/纳米纤维素(PVA/NCC)复合膜应用于乙醇-水混合溶液的渗透汽化脱水过程,探讨了纳米纤维素对膜的溶胀性能、机械性能和渗透汽化性能的影响; 利用原子力显微镜(AFM)探测了纳米纤维素的形貌特征; 采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)对膜结构...     

Poly(vinyl alcohol)/cellulose nanocrystal barrier membranes

In this study, barrier membranes were prepared from poly(vinyl alcohol) (PVOH) with different amounts of cellulose nanocrystals (CNXLs) as filler. Poly(acrylic acid) (PAA) was used as a crosslinking agent to provide water resistance to PVOH. The membranes were heat treated at various temperatures to optimize the crosslinking density. Heat treatment at 170 °C for 45 min resulted in membranes with improved water resistance without polymer degradation. Infrared spectroscopy indicated ester bond formation with heat treatment. Mechanical tests showed that membranes with 10% CNXLs/10% PAA/80% PVOH were synergistic and had the highest tensile strength, tensile modulus and toughness of all the membranes studied. Polarized optical microscopy showed agglomeration of CNXLs at filler loadings greater than 10%. Differential thermogravimetric analysis (DTGA) showed a highly synergistic effect with 10% CNXL/10% PAA/80% PVOH and supported the tensile test results.Transport properties were studied, including water vapor transport rate and the transport of trichloroethylene, a representative industrial toxic material. Water vapor transmission indicated that all the membranes allowed moisture to pass. However, moisture transport was reduced by the presence of both CNXLs and PAA crosslinking agent. A standard time lag diffusion test utilizing permeation cups was used to study the chemical barrier properties. The membranes containing ≥10% CNXLs or PAA showed significantly reduced flux compared to the control. The CNXLs were then modified by surface carboxylation in order to better understand the mechanism of transport reduction. While barrier performance improvements were minimal, the chemical modification improved the dispersion of the modified CNXLs which led to improved performance. Of special note was an increase in the initial degradation temperatures of both modified and unmodified systems, with the modified system showing an initial degradation temperature >100 °C higher than the cellulose alone. This may reflect more extensive crosslinking in the modified composite.     

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。     

Poly(vinyl alcohol)/GO-MMT nanocomposites: Preparation,structure and properties

A facile, efficient and environment friendly method is established to prepare poly(vinyl alcohol)(PVA) based graphene oxide-montmorillonite(GO-MMT) nanocomposites in aqueous media. GO-MMT nanohybrid is obtained by the combination of GO and MMT in water without any reducing or stabilizing agents. The formation of GO-MMT nanohybrid is due to the hydrogen bonding and crosslinking effects. The sodium ions within MMT sheets act as crosslinkers between GO sheets and MMT platelets. The resultant nanocomposites are characterized by means of X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM), differential scanning calorimetry(DSC), thermogravimetric analysis(TGA) and mechanical testing. Compared to that of pure PVA, PVA nanocomposites show enhanced thermal stabilities and mechanical properties, which results from strong interfacial adhesion of the nanoadditives in PVA matrix. The further increase in the tensile strength and modulus results from strong interaction between PVA chains and layered GO-MMT as well as good mechanical properties of GO-MMT hybrid, compared to PVA/GO and PVA/MMT nanocompsoites.     

淀粉-丙烯酸钠接枝共聚物的固体高分辨核磁共振研究

运用固体高分辨核磁共振技术,通过测量13C魔角旋转/交叉极化(CP/MAS)谱、1H自旋-晶格弛豫时间T1及旋转坐标系中的自旋-晶格弛豫时间T1ρ,对一系列淀粉-丙烯酸钠接枝共聚物的相结构进行了研究,并与淀粉、均聚丙烯酸钠及两者共混物的实验结果进行了比较.结果表明,接枝共聚导致了淀粉结晶度的明显降低;在共混物和接枝共聚物中,淀粉和聚丙烯酸钠组分都具有纳米尺度的相容性,由于接枝的效应,接枝共聚物中两个组分表现出比共混物更高的相容水平.     

Electrospinning and characterization of medium-molecular-weight poly(vinyl alcohol)/high-molecular-weight poly(vinyl alcohol)/montmorillonite nanofibers

Submicron fibers of medium-molecular-weight poly(vinyl alcohol) (MMW-PVA), high-molecular-weight poly(vinyl alcohol) (HMW-PVA), and montmorillonite clay (MMT) in aqueous solutions were prepared by electrospinning technique. The effect of HMW-PVA and MMT on the morphology and mechanical properties of the MMW-PVA/HMW-PVA/MMT nanofibers were investigated for the first time. Scanning electron microscopy, viscometer, tensile strength testing machine, thermal gravimetric analyzer (TGA), and transmission electron microscopy (TEM) were utilized to characterize the PVA/MMT nanofibers morphology and properties. The MMW-PVA/HMW-PVA ratios and MMT concentration played important roles in nanofiber's properties. TEM data demonstrated that exfoliated MMT layers were well distributed within nanofibers. It was also found that the mechanical property and thermal stability were increased with HMW-PVA and MMT contents.     

高稳定性化学交联聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮碱性固体电解质膜

碱性固体电解质膜的稳定性是影响其在电化学领域应用的一个重要因素.本文在前期研究工作的基础上,通过直接共混和化学交联修饰制备出了聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮(PVA/PVP)碱性聚合物电解质膜.采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)和交流阻抗等方法详细考察了复合膜的分子结构、热稳定性、化学稳定性、氧化稳定性和尺寸稳定性.红外光谱结果表明,PVP成功地混入聚合物基体中,在1672cm-1处表现出来自于PVP第I带C襒O的强吸收峰.TGA结果表明,提高掺杂的KOH溶液浓度对PVA/PVP碱性膜的热稳定性没有明显影响.SEM分析结果表明,复合膜经高温、高浓度碱(80℃,10mol·L-1)处理后,其断面结构仍致密均匀,未出现类似小孔等膜降解情况,此时膜电导率(1.58×10-3S·cm-1)相比室温相同碱液时提高91.5%,表明PVA/PVP膜具有很好的耐碱化学稳定性.同时,PVA/PVP碱性膜表现出良好的抗氧化性,在60℃的3%和10%H2O2溶液中处理均没有观察到明显的质量损失,150h后仍能保持原膜质量的89%和85%.此外,由于膜内形成致密的内互交联网络结构,复合膜在水中800h之后也表现出很好的同向性和电导率稳定性.     

聚乙烯醇/羧甲基壳聚糖共混水凝胶的辐射合成及性能

采用电子加速器辐照法制备了聚乙烯醇(PVA)/羧甲基壳聚糖(CMCH)共混水凝胶;研究了PVA与CMCH的配比、辐照剂量、温度以及pH值对PVA/CMCH共混水凝胶性能的影响.实验发现,PVA与CMCH在辐照剂量为40 kGy、配比为w(PVA)/w(CMCH)=5/1的条件下可得到强度较好的PVA/CMCH共混水凝胶,该水凝胶具有一定的温度和pH敏感性:在5~20℃时具有较高的溶胀率,温度在20℃以上溶胀率较低;水凝胶在pH<4.0和pH>6.0时溶胀率均较大,而当pH为4.0~6.0时溶胀率较小.     

再生丝素和聚乙烯醇混合膜的结构、性能及其葡萄糖传感器的应用

用扫描电镜分析了再生丝素(RSF)和聚乙烯醇(PVA)混合膜的形貌结构,并测定了其吸水性和机械强度,用RSF和PVA的混合材料把葡萄糖氧化酶固定在玻碳电极表面,制成电流型葡萄糖传感器,以1,4-苯醌为电子传递体,酶电极对葡萄糖有灵敏的响应,峰电流的增加与葡萄糖的浓度在10^-5～10^-2mol/L范围内有良好的线性关系。用此方法制成的葡萄糖传感器物理性能好,其有效寿命长达2个月以上。该酶电极对葡萄糖的响应时间小于20s.