N-乙基-9′-溴丁氧基螺噁嗪的合成及其化学改性PMMA的结构与光致变色性能

合成了分子结构中含活性C—Br键的N-乙基-9′-正溴丁氧基螺噁嗪(Br-SO),利用Br-SO分子结构中的化学基团C—Br与部分水解的聚甲基丙烯酸甲酯(hPMMA)反应制备含SO的PMMA高分子化合物(SO-hPMMA)。采用1 HNMR和IR对Br-SO结构进行了表征,研究了Br-SO、SO-hPMMA的光致变色性能及其影响因素。研究表明:Br-SO、SO-hPMMA均具有良好的光致变色性能,且SO-hPMMA的热稳定性明显高于Br-SO。     

新型螺吡喃化合物的合成及应用研究

设计合成了几种新型螺吡喃化合物(SP), 采用¹H NMR, IR 和MS 对其结构进行表征. 研究了目标产物的光致变色性能及其影响因素, 并对SP1 在高分子材料领域的应用作了初步研究. 结果表明: 苯并吡喃环连有强吸电子基时, 最大吸收峰红移; 1 位N原子上连有柔性长链基团时, 热褪色速率较慢; 采用紫外光照射目标产物不同时间, SP1 表现出较好的抗光疲劳性. 分别以SP1 为接枝组分和共混组分制备两种高分子材料SP-g-hPMMA 和SP-m-PMMA, 通过紫外光辐照动力学研究表明, SP-g-hPMMA 和SP-m-PMMA 均表现出比SP1 优异的光致变色性能, 且不影响PMMA 的机械性能. SP1 有望用于高分子光致变色材料领域.     

PMMA分散螺吡喃薄膜的微结构与光致变色行为

通过溶液成膜法制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)分散螺吡喃薄膜(SP-PMMA)和邻苯二甲酸二正辛酯(DOP)改性的聚甲基丙烯酸甲酯分散螺吡喃薄膜(SP-PMMA-DOP),系统研究了微结构对薄膜力学性能和光致变色行为的影响.结果表明,SP-PMMA和SP-PMMA-DOP薄膜均具有较好的力学性质,SP的"稀释效应"降低了PMMA的玻璃化转变温度(Tg),DOP的增容效应和增塑效应提高了SP在PMMA中的分散性,使PMMA的Tg进一步降低,薄膜韧性提高.SP-PMMA薄膜具有可逆的光致变色行为,DOP的加入显著提高了薄膜在常温下的光致变色和热褪色速率.     

含席夫碱基的螺吡喃双功能光致变色材料的合成及性质

设计合成了一系列含席夫碱基的螺吡喃双功能光致变色材料4a~4n. 通过1H NMR, IR和HRMS对其结构进行了表征. 研究了化合物在几种溶剂和PMMA膜中的光致变色性质, 研究了化合物4a在甲醇中, 以及化合物4a和4f在高分子介质聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的消色过程. 结果表明, 化合物4e在PMMA膜中光照后呈现出与其它化合物不同的颜色, 为罕见的绿色. 化合物4a在二氯甲烷溶液中有良好的荧光性能. 所合成的新型含席夫碱基的螺吡喃双功能光致变色材料在甲醇、二氯甲烷和环己烷溶液中及在PMMA膜中均表现出良好的光致变色性质.     

P(VDF-HFP)-PMMA/CaCO3(SiO2)复合聚合物电解质的电化学性质

采用激光扫描共焦显微镜、X射线衍射、循环伏安和交流阻抗等方法对由聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(P(VDF-HFP))、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及纳米碳酸钙(二氧化硅)制备的几种复合聚合物电解质(CPE)膜P(VDF-HFP)-PMMA/CaCO3(SiO2)的性能进行了研究. 结果表明, PMMA的加入能提高CPE的吸液率, 从而增大其离子导电率. 在P(VDF-HFP)与PMMA质量比为1:1条件下制得的CPE性能最佳. 用P(VDF-HFP)-PMMA为聚合物基体与纳米级SiO2、CaCO3进行复合制成的聚合物膜, 无机粒子的加入没有破坏原来聚合物非晶结构; 室温下CPE的电导率达到3.42 mS·cm-1; 电化学稳定窗口为4.8 V. 电池Li/CPE/GMS(石墨基材料)的测试证明, CPE与石墨负极有很好的相容性. 聚合物电池Li/CPE(CaCO3)/LiCoO2比Li/CPE)(SiO2)/LiCoO2具有更优越的倍率放电性能.     

新型1,8-萘酰亚胺类光控双色荧光分子开关的合成及性质

设计合成了三种新型键合螺吡喃单元的1,8-萘酰亚胺类化合物.光致变色性质研究结果表明:三种化合物与经典螺吡喃相比,其开环过程光响应时间较长或难以检测到其开环的部花菁结构,分析了其光响应时间变长的原因.SP3分子中由于存在强吸电子基,其在固体介质以及有机溶剂中光致变色现象较为明显,在不同的有机溶剂中显示出了负的溶剂效应,螺吡喃单元开环体的吸收波长没有明显的改变.荧光性能检测发现:化合物SP1、SP2在硅胶中光照前后有较为明显的荧光颜色改变,在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中和有机溶剂中检测不到其光照前后荧光的变化.未检测到化合物SP3光照前后在丙酮中的荧光改变,但是在聚乙二醇(200)中光照前发射绿色荧光,光照后变为橙黄色荧光,荧光光谱也检测到了其变化过程.SP3在薄层硅胶中光照前后发生的荧光颜色改变更为明显,随着照射时间的延长其荧光由绿色变为黄绿色,橙黄色最后变为红色,化合物在PMMA膜中的荧光光谱也表明了化合物SP3具有光控双色荧光分子开关性能.     

新型含氮杂环螺吡喃化合物的合成及性能研究

为了改善螺吡喃的光致变色性能,提高这一系列化合物的耐疲劳度,在螺吡喃吲哚啉环的氮原子上通过短碳链引入含氮杂环基团,成功合成了1'-(3-N-杂环基丙基)-3',3'-二甲基-6-硝基螺[吲哚啉-2,2'(2H)苯并吡喃](4a～4f).这一系列新的化合物.用核磁共振氢谱、碳谱、红外光谱和元素分析对这些化合物进行结构表征.通过紫外吸收光谱研究化合物在不同溶液(乙醇、二氯甲烷和环己烷)中和不同高分子膜(PMMA和PVB)中的变色性质.进一步对化合物4a在不同溶液中的动力学性质,以及在PMMA膜和PVB膜中的热消色动力学性质进行了研究,拟合计算并比较了消色过程的动力学常数.最后,又将化合物4a和不含含氮杂环的螺吡喃母体进行比较,发现耐疲劳度有很大提高.     

新型侧链含氟苯并噁嗪的合成及其性能的研究

采用简洁的方法,合成了一种新型侧链含长氟碳链的苯并噁嗪单体(M1),并研究了其热固化反应和固化产物的性能.结果表明,M1的起始固化温度为257℃,但当加入5 wt%的咪唑催化剂后,其固化起始温度降低至183℃.M1聚合物具有优异的热稳定性,在氮气氛中其5%和10%热重损失温度分别为337和382℃,800℃碳残余率为45.9%.该固化树脂亦具有良好的介电性能,在1 MHz频率下其介电常数为3.78.常温下固化树脂的吸水率小于1%,表面自由能为6.98 mN/m.以上结果表明侧链含氟的苯并噁嗪有望成为一种性能优异的新型绝缘材料.     

甲基丙烯酸类聚合物修饰的聚乙烯隔膜在锂离子电池中的应用

将环状碳酸酯基团引入到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)侧链上, 制备了聚(2,3-环碳酸甘油酯)甲基丙烯酸酯(PDOMMA), 并用其修饰锂离子电池聚乙烯隔膜. 通过热重分析、 差示扫描量热分析及接触角和吸液率测试等研究了PDOMMA的热稳定性及其修饰的聚乙烯隔膜对电解液的浸润性和吸液率的影响, 并通过恒流充放电、 交流阻抗、 倍率性能测试及扫描电子显微镜观测等研究了修饰隔膜对锂离子电池性能的影响. 结果表明, 与未修饰隔膜相比, 修饰隔膜对电解液浸润性更优异(20 s内便完全浸润), 吸液率更高(440%), 电池循环性能更好(放电比容量提高了12.3%).     

螺噁嗪化合物在丙烯酸聚氨酯清漆膜中的光致变色性能

制备了含有螺噁嗪(SO)化合物的紫外光固化丙烯酸聚氨酯清漆(UV-PUA)膜, 研究了SO在该清漆中的光致变色性能, 并与其在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的光致变色性能进行了比较. 结果发现, 紫外光固化螺噁嗪丙烯酸聚氨酯清漆(UV-SO-PUA)膜在紫外光固化过程中逐渐由无色变为蓝色和紫色, 撤去紫外光源, 漆膜退色至粉色, 且固化后的漆膜在粉色和紫色之间可逆变化; 而SO-PMMA膜在无色和蓝色之间可逆变化. 紫外光激发的UV-SO-PUA膜的紫外-可见吸收光谱可见光区出现了明显的双重吸收峰(520和600 nm), 而在PMMA中仅出现单峰. SO开环体在UV-PUA 中室温稳定性优于其在ＰＭＭＡ中的稳定性. SO在UV-PUA膜中的抗疲劳性能与其在PMMA中相比显著提高, 紫外光照射16 h, UV-SO-PUA漆膜未出现疲劳现象. SO在UV-PUA膜中表现出了优良的光致变色行为.     

侧基含偶氮苯生色团的短梗霉多糖的制备及光致变色性

利用4-(4-硝基苯偶氮)-1-萘酚的丙烯酸酯与短梗霉多糖进行接枝共聚,制备了侧基含偶氮苯生色团的短梗霉多糖聚合物,并用红外光谱、扫描电镜、X射线衍射、热重分析等手段对聚合物进行了表征.用紫外光谱研究了聚合物的光致变色性,结果表明聚合物具有良好的热稳定性和光致变色性.     

与二茂铁酰基相连的螺噁嗪的合成、结构及性质

在二环已基碳二亚胺(DCC)存在下, 将9′-羟基螺噁嗪与二茂铁甲酸进行酯化缩合, 合成了一种与二茂铁酰基相连的螺噁嗪衍生物2, 用核磁共振氢谱、碳谱、红外光谱、高分辨质谱和X射线单晶衍射对其结构进行了表征. 化合物2在几种有机溶剂中都表现出了良好的光致变色性质; 通过实验证明了在无冰水浴冷却条件下, 用高压汞灯照射时化合物2在二氯甲烷中表现出的特殊变色性是酸致变色的结果; 同时还研究了化合物2在固体PMMA薄膜中的光致变色性质. 在高压汞灯照射下,化合物2在二氯甲烷溶液中显示了良好的荧光性. 循环伏安法测定结果表明化合物2具有良好的氧化还原可逆性.     

新型杯[4]席夫碱的合成及光致变色性质研究

合成了三种新型含杯[4]芳烃的席夫碱类化合物及不含杯[4]芳烃空腔的模型化合物, 利用IR, 1H NMR, 13C NMR, MALDI-TOF MS和元素分析对其结构进行了表征. 研究了它们的光致变色性能及杯[4]芳烃空腔、取代基和溶剂对光致变色性能的影响. 结果表明, 杯[4]芳烃、取代基OCH3和CH2Cl2可以改善席夫碱的光致变色性能.     

相容的聚甲基丙烯酸甲酯/[C12 MIM][PF6]离子液体体系在超临界CO2中的发泡性能

通过快速卸压法, 以超临界CO2为物理发泡剂, 研究了相容的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/1-n-十二烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C12 MIM][PF6])离子液体(IL)复合体系的发泡性能. 加入IL后, PMMA对CO2的吸收量增加; 复合体系的玻璃化转变温度(Tg)随IL含量的增加而降低. IL对PMMA发泡行为的影响取决于发泡条件. 在较低温度和压力下, 纯PMMA无法发泡, IL的加入可促进泡孔形成; 提高温度和压力, 纯PMMA可以发泡, IL的加入在提高泡孔尺寸的同时使泡孔仍然保持尺寸分布均匀的微米级结构.     

含席夫碱基的螺噁嗪类光致变色化合物的合成及性质

设计合成了一系列含席夫碱基的螺噁嗪双功能光致变色材料4a~4d. 通过¹H NMR, ¹³C NMR, IR和HRMS对其结构进行了表征. 新化合物在几种有机溶剂中均表现出了良好的光致变色性. 研究了化合物在几种高分子膜中的光致变色性. 比较了化合物4b的开环体在两种不同溶剂, 即甲醇和二甲亚砜, 以及3种高分子介质, 即聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和聚乙烯醇(PVA)中的消色速率. 研究了化合物在甲醇、二甲亚砜、PMMA及PVB中的消色过程动力学, 根据化合物在溶液中和高分子介质中开环体消色过程的差别, 推测了存在两种动力学解释的原因. 研究结果显示, 化合物4d在PMMA膜中的耐疲劳度良好.     

P（VDF-HFP）-PMMA/CaCO3（SiO2）复合聚合物电解质的电化学性质

采用激光扫描共焦显微镜、X射线衍射、循环伏安和交流阻抗等方法对由聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(P(VDF-HFP))、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及纳米碳酸钙(二氧化硅)制备的几种复合聚合物电解质(CPE)膜P(VDF-HFP)-PMMA/CaCO3(SiO3)的性能进行了研究.结果表明,PMMA的加入能提高CPE的吸液率,从而增大其离子导电率.在P(VDF-HFP)与PMMA质量比为1:条件下制得的CPE性能最佳.用P(VDF-HFP)-PMMA为聚合物基体与纳米级SiO2、CaCO3进行复合制成的聚合物膜,无机粒子的加入没有破坏原来聚合物非晶结构;室温下CPE的电导率达到3.42 mS·cm1;电化学稳定窗口为4.8 V.电池Li/CPE/GMS(石墨基材料)的测试证明,CPE与石墨负极有很好的相容性.聚合物电池Li/CPE(CaCO3)/LiCoO2比Li/CPE)(SiO2)/LiCoO2具有更优越的倍率放电性能.     

稀溶液滴膜法制备聚甲基丙烯酸甲酯伸展链及其构象转变

采用聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物(PS-b-PMMA)的甲苯稀溶液滴膜法制备PMMA伸展链,用原子力显微镜观察了PMMA分子链形貌及其在丙酮、水蒸气退火后的构象转变.结果表明,浓度(聚合物质量/溶液质量)为1×10~(-6)的PS-b-PMMA甲苯溶液可以在云母基底表面制备出高度为0.2 nm、长度为100~300 nm的PMMA伸展链;该方法可以适用于不同分子量的PS-b-PMMA共聚物,当PMMA嵌段分子链大于PS时,更容易制备高度伸展的PMMA分子链.丙酮蒸气退火可使胶束中的PMMA伸展链迅速收缩并与PS核融为一体变成球形结构.水蒸气退火作用下PMMA分子链的构象转变与制备胶束的起始浓度有关,浓度为1×10~(-6)的胶束只形成球状结构;浓度为5×10~(-6)的胶束含有较多的PMMA伸展链,在水蒸气退火后可形成花状胶束并可以组装成周围带有台阶状PMMA分子层的棒状胶束.     

偶氮基团引发PMMA在纳米TiO2表面接枝聚合研究

采用表面接枝反应的方法,在纳米TiO2上接枝偶联剂KH-560,进而通过酯化反应引入偶氮基团引发甲基丙烯酸甲酯发生自由基聚合反应,并通过IR、SEM、TEM、DSC和TG等测试方法研究了反应条件对复合粒子结构和性能的影响.结果表明,反应约60 min时,TiO2表面的接枝率达42.9%;当搅拌速率为1.0×104 r/min时,TiO2均匀分散在PMMA基体中;TiO2粒子的加入使得PMMA的热稳定性有了明显提高.     

纳米CeO2的制备及其在PMMA中的分散

制备得到一Ce-三乙醇胺(TEA)配合物,以该配合物作为制备纳米CeO2的前驱体.将甲基丙烯酸甲酯(MMA)分散于配合物水溶液中,然后在同一反应器中依次进行水解、乳液聚合反应,得到纳米CeO2分散于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基质中的复合物粉末.分别运用XRD,TEM,TGA和DSC对复合物进行了表征.结果表明,纳米CeO2粒径为3～5nm,其均匀分散于聚合物基质中且单分散性良好.聚合物的热稳定性和玻璃化温度得到提高.     

P(VAc-MA)/PMMA为基体的聚合物电解质制备及其在电致变色器件中的应用

以醋酸乙烯酯(VAc)和丙烯酸甲酯(MA)为单体, 采用半连续种子乳液聚合法制备了无规共聚物P(VAc-MA), 以PMMA与P(VAc-MA)的共混物为基体制备了聚合物电解质. 用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、紫外光谱(UV)、力学性能测试及电化学交流阻抗等方法研究了聚合物、聚合物膜和聚合物电解质的性质. 结果表明, VAc与MA通过打开各自的CC键聚合生成P(VAc-MA); P(VAc-MA)与PMMA共混后结晶状态发生了变化, 增加了无定形相区, 降低了链段运动的能量壁垒, 提高了热稳定性和拉伸强度. 以P(VAc-MA)/PMMA为基体的聚合物电解质膜具有很高的透明性, 最大室温电导率达到1.17×10-3 S/cm; 离子电导率随着温度的升高而迅速增加, 电导率-温度曲线符合Arrhenius方程; 将此电解质用于全固态电致变色显示器件显示出优良的性能.