含树枝体疏水缔合聚合物——聚醚树枝体改性聚丙烯酰胺的合成和性质

疏水缔合聚合物是一类含有少量疏水基团的水溶性功能高分子.在水溶液中,这类聚合物在疏水作用驱动下容易发生缔合,并伴随产生独特的缔合行为和溶液性质,因此研究这类聚合物具有重要的理论和应用意义.     

非缠结对称缔合链在蠕变过程中的动力学行为研究

首先介绍具有摩擦系数分布的Rouse链的动力学分析方法,并检验了其应用于预测未缠结缔合高分子动力学行为的可行性.之后利用上述方法研究不同缔合点数量的高分子链分别在固定应变速率的启动剪切(start-up)和固定应力的蠕变(creep)测试过程中,链段的取向函数随时间的变化行为.阐明了缔合体系在蠕变条件下,高分子链从链段...     

疏水基含量和微嵌段长度对缔合聚合物溶液弹性的影响

研究了疏水基含量和微嵌段长度对缔合聚合物,聚(丙烯酰胺-丙烯酸钠-十六烷基二甲基烯丙基氯化铵)[P(AM-NaAA-C16DMAAC)],弹性行为的影响规律。研究结果表明,对于结构类似且具有相近零剪切粘度的缔合聚合物,疏水基含量越高,聚合物分子链间形成稠密网络结构的疏水缔合能力越强,其第一法向应力差N1越大,N1出现拐点处对应剪切速率越小,缔合聚合物溶液弹性越好;并且缔合聚合物溶液的弹性随着疏水微嵌段长度的增加先增加后降低,存在最佳微嵌段长度。因此,可以通过调整分子结构有效改变缔合聚合物溶液的弹性行为。     

新型疏水缔合丙烯酰胺/2-苯氧乙基丙烯酸酯共聚物的合成与性质

采用胶束共聚方法合成了一种新型的疏水缔合共聚物 ,它由丙烯酰胺 (AM)和少量的 2 苯氧乙基丙烯酸酯 (POEA) (<1 0mol% )组成 ,具有良好的水溶性 .当溶液浓度超过一定值c 后 ,由于分子间的疏水缔合 ,产生很大的增粘作用 .研究了不同聚合条件下包括单体浓度、投料比和SMR值对聚合物的结构和性能的影响 .实验结果表明 ,聚合物的粘度性质和缔合行为取决于其分子量的大小、疏水单体含量及其嵌段的长度和分布 .     

疏水改性聚丙烯酸溶液的流变特性研究

本文通过沉淀聚合制备了具有不同主链结构的疏水改性聚丙烯酸(HMPA),由Huggins方程确定了HMPA在溶液(水,盐/水,醇/水)中的特性粘数[η]和Huggins常数KH,采用流变学法研究了HMPA溶液的疏水缔合行为和流变特性.研究表明,HMPA溶液具有典型的剪切变稀行为,主链结构对HMPA溶液的缔合行为和流变特性有显著影响.主链含有疏水链段的HMPA在乙二醇/水溶液中形成类似弹性体的凝胶网络结构,具有较大的活化能,其表观粘度具有明显的温度敏感性.     

聚苯硫醚/尼龙6共混物界面对结晶行为的影响

高分子作为材料时 ,其力学性能受其结晶形态的影响 ,而其结晶形态与其结晶行为有关 .结晶性聚合物共混物中结晶组分由于第二组分存在 ,改变了结晶组分在熔体时的化学与物理环境 .因此 ,其结晶组分的结晶行为不仅取决于两组分在熔体时的相容性 ,而且与第二组分是否起到异相晶核作用和 /或两组分间界面是否诱导成核作用有关 ,从而影响共混物中结晶组分的结晶行为 ,导致共混物力学性能的改变[1～ 4] .在ＰＰＳ/ＰＡ6共混物中 ,由于ＰＰＳ的熔点和熔体结晶温度都比ＰＡ6的高 ,共混物熔体降温结晶ＰＰＳ是在ＰＡ6熔体存在下发生结晶 ,而ＰＡ6是在…     

缔合溶液热力学性质与谱学性质的关联

缔合溶液具有与理想溶液显著不同的热力学和谱学性质,对于热力学和谱学的研究,有助于我们理解缔合溶液的特殊行为.谱学技术中核磁共振(NMR)、红外(IR)和拉曼(Raman)光谱是研究分子间相互作用和溶液结构等微观性质的有效方法,谱学已成为分子热力学研究体系"四面体结构"中的第四个顶点.本文对缔合溶液中热力学(汽液平衡和焓)和谱学(NMR,IR和Raman)联系的最新研究进展进行了综述,着重介绍相关的模型,如化学缔合模型、局部组成(LC)、格子流体氢键(LFHB)理论以及统计缔合流体理论(SAFT).     

高分子量级分含量对熔体挤出拉伸法制备聚丙烯微孔膜的影响

通过熔体挤出拉伸法以两种聚丙烯为原料制备微孔膜.通过考察原料分子量数据发现高分子量聚丙烯(PPH)在高分子量级分(重均分子量>106)含量上大于低分子量聚丙烯(F401).PPH的弛豫时间在相同条件下也远大于F401.红外二向光法结果表明,PPH在相同熔体牵伸比下片晶取向度较F401高.相同加工条件下PPH微孔膜片较F401成孔分布更均匀,孔径尺寸也更均匀.2种微孔膜孔隙率都随熔体牵伸比的增加而提高,微孔分布随着熔体牵伸比的提高和片晶取向度的增加而趋于均匀,孔尺寸也随之区域均匀.研究表明,聚合物树脂中高分子量级分含量是影响预制膜中片晶取向度、冷热拉伸成孔分布和尺寸均匀度的重要影响因素.     

聚合物限域和预有序熔体的结晶行为及结构调控

高分子物理领域的挑战性难题之一是调控高分子的结晶行为.高分子结构具有多尺度的特点,且易受到各种本征因素以及加工过程中引入的外场与受限作用的影响.高分子的结晶过程复杂多变,为避免最终产品性能的良莠不齐,促进高分子材料的实际生产和应用,需要建立高分子结构与性能的直接关系并实现对高分子结晶结构的精细化调控.本文以几种典型高分子为例,重点阐述了我们课题组在有关薄膜和纳米孔道构筑的限域空间与分子链预有序熔体对高分子结晶行为的影响、相关结晶结构调控机制以及结构-性能关系等方面的研究工作,阐明了聚合物多层次结构调控领域存在的科学问题,并展望了其未来发展方向.     

流变-导电同步测试法研究炭黑填充高密度聚乙烯的等温结晶行为

采用流变-导电同步测试法,研究炭黑(CB)填充高密度聚乙烯(HDPE)在124.3～125.3℃范围的等温结晶行为,发现应变、频率与预降温速率均显著影响等温结晶过程中动态流变与导电行为.动态储能模量(G')与电阻均在结晶过程中发生显著变化.其中,CB粒子在熔体中发生扩散,造成原有逾渗网络结构破坏,导致复合体系电阻在结晶诱导期内增大.随结晶度增加,G'在结晶诱导期附近开始显著增大,其临界时间对应1%～2%相对结晶度;同时,CB粒子在无定形区相互聚集而形成渗流网络结构,使得复合体系电阻显著降低.电阻的变化被认为与CB粒子在熔体中的迁移以及在HDPE晶体生长过程中的聚集行为有关,且比依时性动态流变行为更敏感.     

树状高分子溶液在粘度计毛细管表面的吸附现象

本文测定了树状高分子DAB(PA) n 水溶液和脂肪族超支化聚酯及其硅烷化衍生物溶液性质 .通过粘度测量 ,得到了吸附常数k ,半数吸附浓度ca,分子间缔合常数Km ,特性粘度 [η]等参数 ,解释了特性粘度的反常行为 ,重点研究了吸附现象 .发现树状高分子和超支化高分子溶液在粘度计毛细管表面形成了多层吸附 ,高分子之间的相互作用及高分子与溶剂分子间的氢键作用是形成多层吸附的重要原因     

基于聚烯烃和聚苯乙烯的梳形(共)聚合物的研究进展

无论从生物大分子还是合成高分子,均表明大分子链拓扑结构对于材料性能具有重要的作用。探索聚合物分子链拓扑结构与材料性能的关系一直是高分子材料科学研究的重要课题。活性/可控聚合技术为特定拓扑结构的分子链(如:梳形聚合物)设计合成提供了有效途径,进而可以方便地调控聚合物的分子结构及其性能。针对梳形聚合物的合成,目前主要采用三种合成策略,分别是"Graft onto"策略、"Graft through"策略和"Graft from"策略。结合作者课题组的工作,本文综述了以聚烯烃和聚苯乙烯为基础的梳形(共)聚合物的可控合成以及结构与性能关系的研究进展,重点阐述了长链支化结构参数(支链长度、支链密度和化学组成)对于聚合物熔体行为、发泡行为和结晶行为的影响规律。     

拉力诱导下的紧密高分子链相变行为

采用相互作用自回避行走(interacting self-avoiding walks,ISAWS)模型研究了一端固定的紧密高分子链在拉伸过程中的低温相变行为,观察到在拉伸过程中当温度T<0.1时平均拉力会出现一个震荡,随着温度的升高这种震荡现象又渐渐消失,这是由于紧密高分子链在低温时类似于β折叠的"冻结构象"被拉开而引起的.比较吸附条件下和无吸附作用下平均拉力、自由能以及相变行为的差别,发现在吸附条件下在拉伸的初始阶段为了克服表面吸附的相互作用,拉力会出现一个峰.吸附作用也使得外界作用到高分子链上的实际有效拉力减小,造成崩塌相态(collapsed phase)区域面积减少.另外发现在吸附条件下平均拉力还受温度变化的影响.在拉伸的初期由于单体间存在体积排除效应,平均拉力是随着温度的升高而降低,随着拉伸的深入当末端距到达一定长度时平均拉力是随着温度的升高而增加.并同Kumar等人在不考虑吸附作用下拉伸紧密高分子链得到的结果进行了比较.这些研究对于进一步研究外力诱导下吸附紧密高分子的相变有一定的参考价值.     

水体系中含卟啉基团的两亲高分子的自组装行为和性质的研究

在文中合成了两种不同的卟啉单体5-(4-acryloyloxyphenyl)-10,15,20-tris(4-carboxylphenyl)porphyrinate zinc(Ⅱ)(ZnAOTCPP)和5-(4-acrylo-yloxyphenyl)-10,15,20-tris(4-methoxycarboxylphenyl)porphyrinate zinc(Ⅱ)(ZnMeAOTCPP),它们分别与丙烯酰胺(Acrylamide,AM)聚合得到含有卟啉基团的两亲高分子.与对应的单体相比,含有三羧酸卟啉基团的高分子在水中形成了一个新的紫外吸收峰和一个新的荧光发射峰,而含有三羧酸甲酯卟啉基团的高分子除此之外在更长波的方向上还另外出现了一个新的紫外吸收峰和一个新的荧光发射峰.随着高分子水溶液浓度的提高,高分子中卟啉基团的光谱性质的变化趋势显示高分子在水中的自组装行为可以分为分子间缔合和分子内缔合的两种情况.此外,实验结果显示含有三羧酸甲酯卟啉基团的高分子相对于含有三羧酸卟啉基团的高分子更加有利于卟啉缔合物的形成.     

流变技术在高分子表征中的应用：拉伸流变测试

流变测试是与高分子加工和应用相关的重要表征手段.尤其在纺丝、发泡、吹膜、吹塑等以拉伸流场占主导的高分子加工工艺中，高分子的拉伸流变行为对材料聚集态结构的形成起了决定性的作用，进而影响了产品最终的使役性能.本综述第一部分介绍了拉伸流场的定义、拉伸流场的分类以及各自的特征；第二部分概述了目前商业拉伸流变仪的种类，并围绕其基本原理、测试技巧以及优缺点等内容展开讲解；第三部分介绍了拉伸流变的测试模式，并举例说明了各个模式的优势；第四部分列出了在拉伸测试中存在的常见问题，并给出了相应的解决方案和建议；最后对拉伸流变与其他表征联用技术的发展趋势进行了总结和展望.     

镍/聚氨酯复合材料的导电网络在拉伸中的演变

一种独特的电性能形变敏感行为—镍/聚氨酯复合材料的电阻率在20%拉伸应变下呈现近6个数量级的降低,导致该行为的填料网络演变机理仍不清晰.针对该现象,本文通过交流阻抗分析考察了2种具有不同拉伸敏感特性的镍/聚氨酯复合材料体系在不同应变下各种微观参数对频率的依赖性.采用尼奎斯特曲线拟合得到的数据及参数计算了团聚体电阻、团聚体之间电阻在拉伸下的变化,以此推测了2种复合材料体系在拉伸时导电网络不同的变化模式.结果表明,对于27.5 vol%填料含量的复合材料,在拉伸时由于团聚体维度发生变化使得逾渗在拉伸下发生,即拉伸逾渗现象.而25 vol%填料含量的复合材料由于填料含量远低于逾渗区域,即使团聚体维度发生变化也没有连续的导电网络产生.本工作为导电高分子复合材料在拉伸时导电网络的变化提供了新的理解,并为拉伸敏感导电高分子复合材料的网络研究提供新的思路.     

稳态和动态荧光研究疏水缔合共聚物P(AM/POEA)的自缔合行为和聚集体

应用稳态和动态荧光光谱方法,包括荧光探针、标记荧光和荧光淬灭等研究了共聚物P(AM/POEA)在水溶液中的自缔合性质.这种共聚物由丙烯酰胺(AM)和少量疏水单体2-苯氧乙基丙烯酸酯(POEA)组成.实验结果表明这类共聚物的自缔合行为和聚集体结构主要取决于聚合物的链结构和浓度.由胶束共聚合方法得到具有多嵌段结构的共聚物,它们容易发生疏水缔合,并产生很强的增粘作用,而由普通共聚合方法得到的无规共聚物却没有这些性质.同时这类聚合物的缔合类型及其增粘能力也直接与共聚物中的疏水体含量相关,随疏水体含量增加,由于分子间和分子内缔合的竞争,出现粘度先增后降的现象.在荧光研究的基础上提出了多分子聚合物聚集体的结构模型,它随聚集体浓度增加,进一步形成多联聚集体和网状结构.同时还观察到聚集体中疏水体有序排列现象.     

一种含芘葡萄糖衍生物的合成及其胶凝行为

合成并表征了一种荧光活性小分子胶凝剂——芘磺酰基-丙二胺-葡萄糖(PSDAPG), 考察了其在36种常见溶剂中的胶凝行为. 结果发现, PSDAPG可使其中16种溶剂胶凝. 对癸醇, PSDAPG表现出罕见的超级胶凝能力, 室温下最低胶凝浓度(MGC)达7.0×10-4 g·mL-1. 此外, PSDAPG还是一种既可胶凝水又可胶凝有机溶剂的双性胶凝剂. 扫描电镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振(1HNMR)和荧光光谱研究表明,在不同溶剂中, PSDAPG具有不同的聚集结构, 除了芘基之间的疏水π-π堆积作用外, 氢键作用是PSDAPG自发形成三维网络结构的重要驱动力. 实验研究还表明, 溶液态和凝胶态的PSDAPG荧光光谱均同时呈现芘的单体荧光和激基缔合物荧光光谱特征, 但两者的光谱形貌差异显著. 随凝胶的形成, 体系单体荧光发射增强, 激基缔合物荧光发射减弱,表明形成的三维网络结构阻碍了PSDAPG中芘单元的运动性, 使得以Birks途径形成激基缔合物的效率降低.     

聚合物体系拉伸流变行为的表征及研究进展

聚合物的拉伸流动在吹膜、纺丝、热成型等加工中扮演着支配的角色,因此掌握聚合物熔体在拉伸条件下的流动行为对于控制和预测其加工性能具有重要意义。相对于剪切流动,拉伸粘度对于大分子的结构、填充粒子的各向异性、共混物中两相的结构等更加敏感。本文简要介绍了当前用于拉伸流变研究的常用装置及其原理,并举例描述了单一组分聚合物、聚合物纳米复合材料和聚合物共混物等体系拉伸流变研究的现状和成果,最后指出了当前拉伸流变研究领域存在的一些不足之处并进行了展望。     

高分子链在微通道剪切流中的迁移机制及浓度的影响

提出了剪切流中高分子链在微通道内的迁移机制.该机制采用珠-簧链模型表示高分子链,高分子链受剪切作用而被拉伸,相邻珠子之间的流体力学相互作用产生了对称的扰动流场,由于在通道壁面附近对称的流场被破坏,壁面与高分子链间的流体力学相互作用使高分子远离壁面,在强受限时,这种壁面诱导的流体力学相互作用会被屏蔽掉.利用耗散粒子动力学数值模拟了高分子链在微通道压力流中的迁移行为.数值模拟结果表明,在受限较弱时,高分子链向远离壁面的方向迁移,并随着流场增强,远离壁面的趋势越强;在受限较强时,高分子链不会发生远离壁面的行为.实验研究了长链高分子λ-DNA在壁面附近的迁移行为,实验结果及模拟结果与迁移机制预测的结果相吻合,验证了迁移机制的正确性.高分子链浓度会影响高分子链的迁移行为,当高分子链浓度较大时,高分子链在通道宽度方向不会发生迁移现象,意味着随着浓度的增大,壁面与高分子链间的流体力学相互作用会逐渐被屏蔽.