氢键作用对端羟基超支化聚酯熔体流变性能的影响

以三羟甲基丙烷(TMP)为核,二羟甲基丙酸(DMPA)为支化单体,通过熔融缩聚法合成了第一至五代端羟基脂肪族超支化聚酯,采用旋转流变仪系统地研究了氢键作用对端羟基超支化聚酯熔体流变性能的影响.结果表明,与高代数超支化聚酯相比,低代数超支化聚酯的线性黏弹区较窄,松弛时间更长.无论是稳态剪切测试还是振荡测试,第一、二代端羟基超支化聚酯熔体均表现出假塑性流体的剪切变稀行为,而第三至五代端羟基超支化聚酯熔体则表现为牛顿流体的流变行为.端羟基超支化聚酯的流变行为均不遵循Cox-Merz方程.温度谱的测定发现,低代数超支化聚酯相对于高代数的结晶度更高.流变测试中所出现的现象都与分子间的氢键作用密切相关.     

十二烷基硫酸钠对聚乙烯醇亚浓水溶液流变行为的影响

表面活性剂会影响聚乙烯醇(PVA)分子间及分子内氢键形成,进而改变其水溶液的流变响应.本文在确定十二烷基硫酸钠(SDS)在PVA亚浓水溶液中的临界聚集浓度(CAC)和临界胶束浓度(CMCP)基础上,考察了SDS对PVA亚浓溶液(10 wt%)流变行为的影响.研究发现,不同浓度SDScsur对PVA水溶液稳态流变行为的影响差异较大:(1)当csur CMCP,随着csur增加,胶束起物理交联点作用,ηa增大,复合溶液的动态储能模量亦显著增大.加入SDS后,PVA体系内结合水的数目降低,但当csur> CMC后,结合水的数目几乎不变,黏流活化能也表现出相近的变化规律.与稀溶液相比,SDS对PVA亚浓溶液的降黏幅度较大.     

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。     

SSBR/SiO_2混炼胶的动态黏弹行为

研究了白炭黑(SiO2)填充溶液聚合丁苯橡胶(SSBR)的动态流变行为,考察了时间-浓度叠加(time-concentration superposition,TCS)原理在粒子填充橡胶中的应用,获得以未填充SSBR为基准的流变叠加曲线.流变叠加曲线在低频下呈现模量平台,复数黏度呈现剪切变稀行为,而损耗因子tanδ在特定频率下出现峰值.基于刚性粒子所导致的应变放大效应以及SiO2粒子间SSBR分子的受限运动,探讨了TCS模量平移因子AG与频率平移因子Aω随SiO2体积分数φ的变化.AG与Aω均为φ的标度函数,但AG～φ关系不符合粒子聚集体团聚(cluster-cluster aggregation,CCA)模型.讨论了偶联剂3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷(NXT)对动态流变行为的影响.NXT不影响性叠加曲线的低频平台模量与剪切变稀幂律指数.然而,与不含偶联剂的混炼胶相比,NXT造成SSBR特征弛豫时间缩短,稠度与A增大.     

聚乙烯醇调控水溶性共轭聚噻吩的光学性质

针对发光共轭聚合物稀溶液在干燥形成固体时的荧光淬灭问题, 通过高分子聚乙烯醇(PVA)的氢键网络调控水溶性共轭聚噻吩在溶液中的聚集行为和构象, 并采用不同的干燥方式实现了调控其固体光学性质的目的. 紫外-可见光吸收、荧光发射光谱测试表明, 在水溶液中PVA可以分散共轭聚合物链, 并增强其共平面性; 高温干燥后, 聚噻吩薄膜与无PVA添加的聚噻吩溶液的荧光性质相似; 而采用冷冻干燥法, 薄膜则保留了添加PVA后混合溶液的发光特性. 该结果表明, PVA对聚噻吩在溶液状态下的聚集/分子构象的调控行为随干燥方式的不同得到了不同程度的保留——高温加热干燥仅维持了PVA对聚噻吩的分散作用; 而冷冻干燥则完整保留了PVA与聚噻吩的分子间相互作用, 将溶液中分子的分散状态和构象同时固定. 本研究从干燥方式的角度为固态共轭聚合物聚集行为及发光性质的调控提供了新的策略.     

PVA/PEG/Mg(OH)_2复合材料体系的非等温结晶行为

采用熔融共混法,以聚乙二醇(PEG)为增塑剂、Mg(OH)2为稳定剂制备了聚乙烯醇(PVA)/PEG/Mg(OH)2复合材料。利用差示扫描量热仪(DSC)考察了PVA/PEG/Mg(OH)2复合体系中PVA的非等温结晶行为。结果表明:在熔融过程中PEG与PVA大分子形成的分子间氢键,破坏了PVA分子内或分子间的氢键,改善了PVA的热塑性能,使研究其熔融结晶行为成为可能。     

氯化镁增塑改性聚乙烯醇

以氯化镁为增塑剂, 采用流延法制备了增塑改性聚乙烯醇(PVA). 研究了氯化镁与PVA的相互作用以及氯化镁增塑改性PVA的结晶性能、 热性能和机械性能. 研究结果表明, 氯化镁能与PVA大分子发生较强的相互作用, 从而破坏PVA分子链内和链间的氢键, 降低PVA的结晶度. 氯化镁对PVA的热性能影响显著, PVA在加入氯化镁后的热分解过程由纯PVA的两段失重过程转变成三段失重过程. 氯化镁可有效增塑PVA, 其玻璃化转变温度降低, 拉伸强度下降, 断裂伸长率上升, 储能模量下降.     

多壁碳纳米管填充高密度聚乙烯复合材料的导电性和动态流变行为

对多壁碳纳米管/高密度聚乙烯(MWNTs/HDPE)复合材料的导电性和动态流变行为进行了研究.发现复合材料的复数粘度η*随MWNTs含量φ的增大而增大.当φ>3wt%时,η*发生突变,在低ω区域表现为非牛顿流体行为,出现强烈的剪切变稀现象.将其称为流变渗流现象,对应的填料含量即渗流阈值φc.在动态储能模量(G′)、损耗模量(G″)与频率(ω)关系曲线上,随φ增加出现“第二平台”,第二平台的出现表明MWNTs与MWNTs之间、MWNTs与聚合物之间存在相互缠结形成网络的结构.同时发现,在tanδ~ω曲线上的低ω区出现凹谷.认为这是由于MWNTs长链结构在低ω时伸长/收缩,MWNTs与MWNTs相互接触形成了次级网络造成的.经过不同时间热处理后的ω扫描以及动态间扫描的结果证实了这种结构的存在.研究结果表明复合材料的流变渗流阈值与电渗流阈值相一致(均在3%~5%之间),动态流变行为与导电性存在一定的相关性.     

冷冻/解冻制备的聚乙烯醇水凝胶的结构和流变性研究

研究了冷冻/解冻法制备的不同浓度(5wt%～25wt%)聚乙烯醇(PVA)水凝胶的结构和流变行为之间的关系.由XRD确定了凝胶中PVA的结晶度和晶粒尺寸.用应力流变仪研究了凝胶的流变行为,包括动态模量和蠕变等.在频率为1Hz和低应力的条件下,测量了凝胶的储能模量和损耗模量.在该试验条件下,PVA水凝胶的形变是完全可以回复的.低频率区和低应变区的储能模量随浓度增加而变大,但当浓度超过20wt%时,储能模量增加速率明显降低.由PVA水凝胶在1Hz时的储能模量和结晶度的数据,理论分析得到了形成PVA水凝胶的最低PVA浓度和最小结晶度.当PVA浓度低于15wt%时,储能模量主要由PVA的微晶控制,分子链间的氢键影响很小.通过低应变区储能模量的数值计算出了凝胶网孔尺寸的结构参数.同时对不同温度下PVA水凝胶的储能模量数据进行了标度分析.PVA水凝胶的蠕变行为显示,随浓度提高,凝胶的蠕变黏弹性由线性向非线性转变.     

具有四重氢键识别基元超支化聚合物的特殊流变行为

在羟基与异氰酸酯基官能团比1∶0.13、1∶0.25、1∶0.33和1∶0.5下,通过端羟基超支化聚(酯-胺)(HPEA)与单异氰酸酯基甲基异胞嘧啶的反应,合成了一系列以脲基嘧啶酮(ureidopyrimidinone,Upy)单元封端的超支化聚合物(HPEA-U).由于Upy单元间形成自识别四重氢键作用,Upy改性聚合物的熔融流变行为表现出了明显的温度和频率依赖性.随着Upy含量增加,聚合物的解缔温度逐渐增加.在低频范围内,随着频率增大,其表观黏度降低,储能模量增加.在临界频率以上,随着频率增大,出现剪切变稠及储能模量迅速降低现象.基于Upy微区结构的剪切破坏及游离Upy单元间的氢键结合,对这种特殊的流变行为进行了解释.     

单嘧磺隆晶体-活性构象转换的分子动力学模拟

应用分子动力学模拟方法对单嘧磺隆在水、正辛醇和正辛烷3种不同溶剂中的构象行为、单嘧磺隆与3种溶剂之间的相互作用能及氢键相互作用进行了计算研究. 计算结果表明, 在3种不同的溶剂中, 单嘧磺隆的优势构象不同; 其构象转换过程, 特别是转换成活性构象的过程主要发生在水溶液中; 与溶剂分子间的相互作用是分子构象行为的决定因素; 单嘧磺隆的脲桥部分可以和含氢键接受体的溶剂形成氢键, 分子间与分子内氢键的竞争可能是从晶体构象转换成活性构象的主要驱动力.     

聚乙烯醇/明胶/纳米羟基磷灰石复合材料热塑加工性能研究

结合固相剪切碾磨技术(S3M),以胶原纤维(Col)在熔融挤出过程中原位降解成明胶(Gel),通过Gel与聚乙烯醇(PVA)分子间形成氢键复合增塑PVA,改善聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石(PVA/n-HA)复合材料的热塑加工性能.采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、示差扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、X射线衍射仪(XRD)和高压毛细管流变仪等研究了复合材料的结构与热塑加工性能.结果表明,通过S3M技术实现了n-HA在PVA基体中的均匀分散;FTIR表明Gel与PVA间形成了氢键作用和部分接枝反应;Gel和PVA分子间的氢键作用使PVA/Gel/n-HA复合材料的初始分解温度提高到287.6℃,改善了PVA的热稳定性,PVA的结晶度由纯PVA的58.2%降低到复合材料中的24.5%,使其熔点降低至130.5℃,拓宽了PVA/n-HA复合材料的加工范围,获得超过140 K的热塑加工窗口.Gel有效降低了PVA/nHA复合材料表观黏度,改善了PVA/n-HA复合材料的热塑加工性能.     

聚碳酸酯Fries重排与流变行为的关联研究

系统考察了双酚A型聚碳酸酯(PC)的分子量、残留单体、端基种类和含量、Fries重排结构与毛细管流变行为的内在关联。研究发现,270℃下PC分子链没有明显的热氧降解,改变端羟基含量、封端基种类、残留单体含量也不会对降解产生显著影响,流变测试非常稳定。流变行为呈现典型的剪切变稀效应,但是在低剪切区没有看到牛顿流体特征,黏度总是随剪切速率降低而出现不同程度的升高。进一步研究表明,低剪切区的非牛顿流动指数n与PC分子量和测试温度没有关系,但是随Fries重排结构含量的增加而线性下降。酯交换法PC由于在聚合过程中经历了长时间的高温和真空环境,Fries重排结构含量较高,因此n值明显小于光气法PC,但前者具有较高的熔体强度和黏流活化能。     

PAA对PLA流变性能和热性能的影响

通过熔融共混法制备了一系列的PLA/PAA共混物,考察了PLA/PAA共混体系的流变行为和热性能(结晶行为和热降解行为).FTIR测试结果证实PLA与PAA分子链之间形成了氢键网络.动态剪切流变测试和DSC测试均表明共混体系的流变行为和冷结晶行为会随着PAA含量的改变而改变,这可能是由于PLA与PAA的氢键作用受到PAA含量的影响.另外,DSC测试证实共混体系中的氢键网络还会受到试样热历史的影响.当PAA含量较低(低于5 wt%)时,PLA/PAA共混体系中PAA与PLA熔体两相的相分离不严重,使得PAA与PLA分子链能够较大限度地接触而形成较强的氢键作用,因而可以明显减缓增塑作用对黏度降低的影响.     

非极性有机溶剂对分子内氢键弱化程度的单分子力谱定量研究

利用单分子力谱技术, 以3种不同醇解度的聚乙烯醇(PVA)为模型体系, 定量研究了非极性有机溶剂对分子内氢键强度的影响. 3种PVA样品在非极性有机溶剂中的分子内氢键强度均约为其在真空中强度的48%. 结果表明, 非极性有机溶剂对分子内氢键的弱化作用十分显著, 可削弱其约50%的本征氢键强度. 本文研究结果提示人们需重新审视液相环境对高分子单链弹性和非共价相互作用的影响.     

溶液中尼龙11的NMR弛豫研究

用 2DNMR(HMQC)技术归属了溶液中尼龙 11分子的主要1H和13 C NMR共振信号 ,并通过变温和变浓度 1H NMR弛豫时间的测定 ,得到了尼龙 11溶液中氢键结构变化的动力学信息 .结果表明 ,溶液中尼龙 11分子的弛豫行为与一般高聚物不同 ,随着温度升高 ,尼龙链间相互作用逐渐减弱 ,尼龙分子与溶剂小分子间相互作用逐渐增强 ,尼龙链间氢键逐渐离解 ,而离解出来的自由NH和CO基团又与溶剂小分子间生成氢键 .尼龙 11链卷曲堆积成无规线团状 ,一部分溶剂被包裹在内部并和α CO质子成为一个整体而一起运动 .变浓度实验弛豫过程呈现双指数特性 ,快弛豫部分随体系浓度增加而增多 ,表明聚合物溶液中凝聚缠结含量的增大 ,这种凝聚缠结是由溶液中氢键引起分子链物理交联成网而形成的 .随着浓度增加 ,溶液逐渐变成局部粘度较大的类似软固体     

聚乙烯醇/海藻酸钠互穿网络水凝胶结构与性能研究

采用天然高分子海藻酸钠(SA)与聚乙烯醇(PVA)复合,通过化学交联法制备PVA/SA互穿网络水凝胶。SA的加入减弱了PVA分子间的氢键作用,而随SA含量增加,SA分子与PVA分子间的氢键作用增强。同时凝胶网络由致密变得疏松,网孔增大,出现微相分离的"核壳"结构。由于交联后的SA与PVA分子的Tg较接近,水凝胶仅有一个Tg,两相仍为部分相容。应变及频率扫描曲线中低应变区的储能模量远大于损耗模量,其网络松弛因子n值接近0,证明该凝胶具有较完整的网络结构,并表现为弹性。适量的SA可提高凝胶的力学及溶胀性能。     

茂金属聚乙烯分子链流变学模型研究进展

茂金属聚乙烯的分子链长支化结构对其流变特性有重要影响，长支链可以使熔体弹性和剪切变稀效应明显增强。本文介绍了茂金属聚乙烯分子链模型建立的理论依据，从流变学角度综述了近年来茂金属聚乙烯分子链结构模型的研究进展，阐述了有关的长链支化结构模型及其与流变性能的关系。     

漆酚基乳化剂对水包油型生漆乳液流变行为的影响

以漆酚基乳化剂(UE)和聚乙烯醇(PVA)为混合乳化剂制备了水包油(O/W)型生漆乳液(RLE),用RHEOMETER(R/S)对RLE的流变性进行了研究.讨论了UE10浓度(cUE10)、混合乳化剂浓度(cME)、UE的结构对RLE流变性的影响.结果表明,RLE的黏度随着cUE10的增加而增大,用不同cUE10制备的RLE都有剪切变稀的特性,表现出假塑性流体的行为;当cME≤6.7%,RLE表现出假塑性流体的行为,而当cME≥10.0%,RLE则表现出膨胀型流体的特征;用不同UE制备的RLE均表现出假塑性流体的特征,其流变行为符合Herschel-Bulkley模型,随着UE分子中聚氧乙烯链的增长,RLE的黏度增大,RLE粒子间所形成的某种静态空间网状结构强度增强.     

AaDd型氢键流体的统计理论（Ⅳ）：胶体粒子间的耗尽势

基于耗尽势的密度泛函理论研究了AaDd型氢键流体中胶体粒子间的耗尽势.针对胶体稀溶液,通过计算在不同条件下两个胶体粒子间的耗尽势和耗尽力,进一步分析了氢键流体中相关因素对二者的影响.结果表明,胶体粒子与流体分子的尺寸比率、氢键流体的体相密度、氢键键能、质子给体和受体数目以及胶体粒子与流体之间的弱相互作用等因素均可对胶体粒子间耗尽势产生显著影响.