高分子凝聚态结构与化学

高分子凝聚态的研究是高分子科学中的重要内容,在高分子凝聚态的形成机制及对宏观物理性能的影响方面已形成了较为系统的理论和应用实践基础,但在高分子凝聚态的化学性质方面虽有较多的研究工作,却鲜有系统性的归纳总结。凝聚态化学概念的提出,有助于科研人员更深入、系统地研究高分子聚集态结构与其化学性质之间的关系及相关规律。本文以高分子凝聚态为讨论对象,对高分子凝聚态化学性质的一些代表性研究工作进行了归纳和整理,内容包括:(1)高分子结构化学对高分子凝聚态的影响;(2)高分子凝聚态结构对进一步化学反应的影响;(3)高层级凝聚态的化学性质及其对化学反应的影响。希望通过对上述研究工作的实例分析和探讨,为科研人员从化学性质变化的角度去理解和开展高分子凝聚态的研究提供一些参考和启示。     

高分子单链的研究进展

随着纳米科技在高分子领域的不断升温,高分子单链凝聚态的研究引起了人们的广泛重视。高分子单链以纳米尺度的微粒孤立存在,不存在分子链之间的几何缠结。本文综述了近年来国内外高分子单链的研究进展。首先介绍了高分子单链的主要制备方法如喷雾法、冷冻干燥法、微乳液聚合法、反向沉淀法以及表面扩展膜法,接着详细介绍了高分子单链的表征技术及高分子链构象的计算机模拟技术,最后介绍了高分子单链及单分子胶束在制备金属纳米粒子领域的应用,并展望了高分子单链的研究领域和方向。     

蛋白质高分子结合体

蛋白质高分子结合体是蛋白质与高分子化合物以特定位置或方式结合的产物。其中,蛋白质(包括酶和多肽)分子中氨基酸残基上的氨基、巯基和羧基是常用的结合位点。本文主要对蛋白质高分子结合体的制备方法进行了综述。聚乙二醇是合成高分子中能够有效改善蛋白质性能的修饰剂,而多糖则是用于制备蛋白质高分子结合体较成功的天然高分子化合物。“点击化学”、活性聚合技术等技术已经被成功应用于蛋白质高分子结合体的制备。某些具有特异结合功能基团的化合物(如金属卟啉、生物素等)与高分子共价结合后也可制备蛋白质高分子结合体。在研究蛋白质高分子结合体制备方法的基础上,近年来开始了这类大分子的自组装行为研究,尤其是对巨型双亲性分子自组装行为的研究,这为设计和构筑先进功能材料提供了新的思路。与高分子化合物的结合是改善蛋白质性能和拓宽蛋白质应用范围的重要技术之一。蛋白质高分子结合体不但可用于生物医药领域,而且在纳米技术和材料科学等领域具有潜在的优势。     

聚丙烯锂离子电池隔膜制备技术在《高分子物理》课程的案例教学

干法单向拉伸制备聚丙烯锂离子电池隔膜技术涉及《高分子物理》课程中高分子的链结构、凝聚态结构、分子运动和转变、粘弹性、屈服和断裂、流变性、表面和界面等章节的内容,非常适合作为教学案例.本文探讨如何将生产过程涉及的高分子物理知识点与课程教学相结合进行案例教学,重点分析每步工序对应的聚丙烯凝聚态结构和工艺参数变化对结构及性能...     

凝聚态化学的研究对象与主要科学问题

本文提出了“凝聚态化学(Condensed Matter Chemistry)”的概念,提出其研究对象是由传统化学上被视为反应主体的原子、离子以及分子等“基本粒子”,藉“稳定的粘连关系”凝聚形成的具有特定组成、多层次结构与性质、功能的物质凝聚态。本文以固态为例,讨论了(1)凝聚态的多层次结构;(2)凝聚态的化学性质与化学反应;(3)凝聚态构筑化学中的前沿科学问题;(4)凝聚态化学中的高新表征方法与技术的发展与开拓。并对四个领域中的主要科学问题进行了比较深入的探讨,为进一步再认识传统化学,特别是对其中心问题,即化学反应的再认识提供了方向与基础,为开展“凝聚态的多层次结构-化学性质与化学反应-凝聚态物质的构筑定向合成与精准制备”三个方面的关系研究,总结规律与“分态”建立“凝聚态结构理论”与“凝聚态化学反应理论”,建设“凝聚态化学”提供了科学体系与内容,并为进一步开展“凝聚态工程学”研究提供了前提与基础。     

铁电高分子聚偏氟乙烯-三氟乙烯的凝聚态结构与性能调控研究进展

高分子的凝聚态结构具有多层次性,在微纳米尺度上有效地控制高分子的凝聚态结构,进而探索在微纳米尺度上凝聚态结构与性能的关系,将为高分子分子层次和宏观层次的结构与性能之间架起桥梁。本文综述了近年来我们课题组在铁电高分子聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物方面的研究及其进展。发展了在纳米尺度上控制高分子片晶取向的新方法并应用到聚偏氟乙烯-三氟乙烯体系,构筑了取向高度有序的铁电高分子纳米结构阵列,分析了片晶取向与聚偏氟乙烯-三氟乙烯微观铁电和压电性能之间的关系,有效降低了以聚偏氟乙烯-三氟乙烯为主要材料的有机铁电非易失性存储器的读写电压。     

高分子囊泡和空心球的制备和几个研究亮点

聚合物囊泡和空心球是具有重要理论研究价值和在很多领域特别是在生物医药方面具有潜在应用的大分子组装体本文综述了高分子囊泡及空心球的制备方法及某些新发展其传统的制备方法主要包括嵌段共聚物自组装法和聚合物胶束去核法以及模板上合成着重讨论了近年来新发展起来的非共价键合自组装法(NCCM)以及通过化学反应一步从单体获得聚合物空心...     

光电高分子多级结构

光电高分子由于本身良好的光电性能、结构易修饰、良好的加工性及其柔性、便携等优点,被广泛应用于有机发光二极管、有机太阳能电池、有机激光器、场效应晶体管等领域,被誉为第四代高分子材料。与传统高分子材料相类似,光电高分子的多级结构是决定材料性质、稳定性及其应用的重要因素。本文立足于前期的工作基础,阐明了研究光高分子多级结构的重要性,划分了多级结构相应的研究领域和方向:一级结构(分子链结构)、二级结构(单分子链行为及其形态特征)、三级结构(凝聚态结构:无规相态、结晶相态等)以及高级结构(多种凝聚态结构协同作用产生新功能、新现象);简要总结了光电高分子多级结构的研究现状,提出多级结构的协同作用是实现高性能、高稳定光电子器件的重要前提。     

水热体系中的凝聚态及化学反应

水是一种清洁、安全、环境友好的化学反应介质,认识水介质体系中水的性质及水热化学反应对凝聚态化学的研究至关重要。水热条件下的水处于高温高压状态,其物理化学性质往往与常态下的水完全不同;因此,水热体系中可进行的化学反应范畴大为拓宽。本文介绍了水分子及其团簇的结构,水性质随条件变化的规律和特点以及水热体系中的凝聚态问题,综述了水热体系中典型的材料合成、水热有机化学反应、生物水热合成等内容,梳理了凝聚态和水热化学之间的关系,期望从凝聚态化学的角度为理解水热化学及反应体系提供一些新的思路。     

无皂相反转乳化法制备高分子水基分散体系

高分子树脂水基分散体系是指高分子树脂以微粒形式分散于水中 ,包括高分子乳液、高分子悬浮液等体系 .由于高分子树脂水基分散体系具有低成本 ,高性能 ,无污染等优点 ,一直受到普遍关注 .高分子树脂乳液一般通过乳液聚合制备 .该方法只适用于由含双键的单体制备的加聚产物 .而在制备缩聚产物的乳液时 ,乳液聚合方法局限性很大 ,而最近发展起来的相反转乳化技术 ,适用于制备包括加聚产物和缩聚产物在内的大多数高分子水基分散体系 ,拓宽了高聚物水基分散体系的范围 [1] .杨振忠等 [2～ 5] 利用相反转乳化技术制备了未固化和可固化的环氧树脂…     

聚乙醇酸类生物降解高分子

聚乙醇酸类生物降解高分子具有良好的生物相容性,在药物缓释材料、组织工程材料、手术缝合线等医用领域有广泛的应用。文章按聚乙醇酸类生物降解高分子的种类不同,介绍了它们的合成、性能与应用,尤其是乙醇酸-乳酸共聚物的研究进展。展望聚乙醇酸类生物降解高分子的未来,降低合成成本是广泛应用的关键,因此简单易行的、以乙醇酸等单体为原料的直接缩聚法合成值得关注。     

Preparation of Polymer Microparticles through Nonaqueous Suspension Polycondensations: Part V—Modeling and Parameter Estimation for Poly(butylene succinate) Polycondensations

Polycondensation polymers are normally produced through bulk and solution polymerization processes, which are characterized by significant mass and heat transfer constraints and difficult polymer purification (when prepared in solution). Therefore, it is desirable to develop industrial processes that can circumvent some of these limitations. Recently, a suspension polycondensation process has been developed, rendering the industrial process simpler and enabling the manufacture of polycondensation polymer microparticles. For this reason, the present work builds a phenomenological model to describe the analyzed suspension polycondensation reactions and estimate the model parameters required to simulate poly(butylene succinate) suspension polycondensations. It is shown that both the suspending medium and the reaction conditions can affect the mass transfer resistance for removal of water and that mass transfer rate coefficients are controlled mainly by reaction temperature and solubility of water in the suspending medium, leading to higher mass transfer rates when polymerizations are carried out in soybean oil (when compared to paraffin) at higher temperatures.     

Polymer electrolyte membrane based on poly(ether sulfone) containing binaphthyl units with pendant perfluoroalkyl sulfonic acids

A novel poly(ether sulfone) containing binaphthyl units with pendant perfluoroalkyl sulfonic acids ( BNSH‐PSA ) was developed for a polymer electrolyte membrane (PEM). The BNSH‐PSA was prepared by the aromatic nucleophilic substitution reaction of 1,1′‐binaphthyl‐4,4′‐diol and 4,4′‐dichlorodiphenylsulfone, followed by the bromination with bromine, and then the Ullman coupling reaction with potassium 1,1,2,2,‐tetrafluoro‐2‐(1,1,2,2‐tetrafluoro‐2‐iodoethoxy) ethanesulfonate ( PSA‐K ). The ion exchange capacity (IEC) of BNSH‐PSA was estimated to be 1.91 mequiv/g, which corresponded to full conversion to the perfluroalkyl sulfonic acids. The BNSH‐PSA membrane prepared by solution casting showed high oxidative and dimensional stability. High proton conductivity comparable to the Nafion 117 membrane was accomplished in the range of 30–95% relative humidity (RH) due to the high acidity of the perfluoroalkyl sulfonic acids. Furthermore, atomic force microscopic observation supported the formation of the phase‐separated structure that the hydrophilic domains were well dispersed and connected to each other. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part A: Polym Chem, 2011     

聚合物发光电化学池

聚合物发光电化学池(polymer light-emitting electrochemical cell,PLEC)作为一种新型的聚合物发光二极管(polymer light-emitting diodes,PLED),它的本质特征是在PLED活性层掺杂电解质以提高活性层载流子传输能力,由于其具有对电极金属功函数不敏感和量子效率高等诸多优点而受到广泛关注。本文从活性层配方的改良、电极金属及基板的表面处理、相容性的改善、固定p-n结的实现和引入热处理手段等方面综述了近几年PLEC的研究进展,分析了当前PLEC在电致发光领域面临的问题,并对PLEC的前景进行了展望。     

非晶聚对苯二甲酸乙二酯的制备与表征

采用引入U-polymer的路线制备了非晶聚对苯二甲酸乙二酯(APET).用DSC和DMA等手段研究了APET的性能.结果表明,经改性后得到的APET无结晶,透明性得到改善,玻璃化转变温度和储能模量都较PET有一定程度提高.     

聚丁二酸乙二醇酯的合成

以十氢萘为溶剂,丁二酸和乙二醇直接聚合,合成了高相对分子质量的聚丁二酸乙二醇酯(PES),其结构经1H NMR和IR表征。考察了单体比例对聚合反应的影响,结果表明,当n(乙二醇)∶n(丁二酸)=1.01∶1.00时,合成的PES数均相对分子质量最高(48 640),产率93%。同时测定了PES的力学性能和热性能。     

聚天冬氨酸的合成研究

以L-天冬氨酸为原料,磷酸为催化剂,在不同溶剂中进行缩聚反应,合成中间体聚丁二酰亚胺(PSI),当混合溶剂为m三甲苯／m环丁砜=7／3时,可得到较高分子量的PSI。当催化剂与单体的质量比为0．14时,分子量达到最大值。将PSI碱解得到聚天冬氨酸。     

高分子阻尼涂料的研究进展

介绍了高分子阻尼涂料的阻尼机理和组成,以及阻尼涂料的高分子改性方法,包括共聚、共混和互穿网络(IPN)等以及国内外发展现状。重点介绍了目前通用的树脂基料和填料,详细介绍了互穿网络改性方法和乳液聚合物互穿网络,以及环境友好水性阻尼涂料的研究现状和发展。     

Direct Heteroarylation versus Stille Polycondensation Reaction for the Synthesis of TQ1 Conjugated Polymer

We report a facile synthesis of the well‐known and highly promising conjugated polymer TQ1 using eco‐friendly direct heteroarylation reaction. Optimization of the reaction conditions yielded the target polymer with good optoelectronic and charge‐transport characteristics. The TQ1 polymer obtained in the direct heteroarylation reaction delivered power conversion efficiency of ～5% in organic bulk heterojunction solar cells, which matches well the characteristics of the reference devices assembled using TQ1 batch synthesized via conventional Stille polycondensation reaction. The obtained results highlight the potential of the direct heteroarylation reaction as an efficient and environment‐friendly alternative to Stille cross‐coupling in the design of high‐quality semiconductor materials for organic electronics. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2019 , 57, 776–782     

Polymer grafting onto polyurethane backbone via Diels–Alder reaction

The aliphatic polyurethane with pendant anthracene moieties (PU‐anthracene) was prepared from polycondensation of anthracen‐9‐yl methyl 3‐hydroxy‐2‐(hydroxymethyl)‐2‐methylpropanoate (anthracene diol), 1 with hexamethylenediisocyanate in the presence of dibutyltindilaurate in CH₂Cl₂ at room temperature for 10 days. Thereafter, the PU‐anthracene (M_n,GPC = 12,900 g/mol, M_w/M_n = 1.87, relative to PS standards) was clicked with a linear α‐furan protected‐maleimide terminated‐poly(methyl methacrylate) (PMMA‐MI) (M_n,GPC = 2500 g/mol, M_w/M_n = 1.33), or ‐poly(ethylene glycol) (PEG‐MI) (M_n,GPC = 550 g/mol, M_w/M_n = 1.09), to result in well‐defined PU‐graft copolymers, PU‐g‐PMMA (M_n,GPC = 23800 g/mol, M_w/M_n = 1.65, relative to PS standards) or PU‐g‐PEG (M_n,GPC = 11,600 g/mol, M_w/M_n = 1.45, relative to PS standards) using Diels–Alder reaction in dioxane/toluene at 105 °C. The Diels–Alder grafting efficiencies were found to be over 93–99% using UV spectroscopy. Moreover, the structural analyses and the thermal transitions of all copolymers were determined via ¹H NMR and DSC, respectively. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2015 , 53, 521–527