聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚乙二醇醚插层嵌段共聚物的结晶性能

合成了不同用量、不同分子量的聚乙二醇醚(PEG)或聚丁二醇醚(PTMC)与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/蒙脱土(MMT)的嵌段共聚物。研究了MMT在共聚物中的分散状态及PEG或PTMG对PET/MMT插层聚合物结晶性能的影响。结果表明,MMT在共聚物中以纳米尺寸分散;加入PEG或PTMG增强了聚酯链段的柔顺性,使共聚物熔体降温过程的结晶温度提高,冷结晶温度降低,即插层嵌段共聚物的结晶速率提高;在合成的共聚物中,分子量为2000,用量为DMT的6%的PEG对插层共聚物结晶速率的促进作用最大     

官能化聚四氢呋喃-b-聚异丁烯-b-聚四氢呋喃三嵌段共聚物的合成与性能

采用2-氯-2,4,4-三甲基戊烷或对二枯基氯为引发剂和TiCl4或FeCl3为共引发剂,引发异丁烯(IB)可控/活性正离子聚合与官能端基转化,设计合成不同分子量及窄分子量分布的端基官能化聚异丁烯,如双端烯丙基溴官能化聚异丁烯(Br-PIB-Br)或双端烯丙基胺官能化聚异丁烯(H2N-PIB-NH2).采用烯丙基溴/高氯酸银体系引发四氢呋喃(THF)开环聚合,合成聚四氢呋喃活性链(PTHF+).进一步通过将IB可控/活性正离子聚合与THF可控/活性正离子开环聚合2种方法相结合,设计合成2种新型官能化聚四氢呋喃-b-聚异丁烯-b-聚四氢呋喃(PTHF-b-PIB-b-PTHF)三嵌段共聚物:(1)以上述Br-PIB-Br为大分子引发剂,在AgClO4作用下引发THF活性正离子开环聚合,采用水终止活性链端,设计合成双端为羟基的HO-PTHF-b-PIB-b-PTHF-OH三嵌段共聚物(简称:FIBF-OH);(2)以上述合成的PTHF+活性链与H2NPIB-NH2链端胺基发生高效亲核取代反应,设计合成中间链段连接点含―NH―官能基团的PTHF-b-HNPIB-NH-b-PTHF三嵌段共聚物(简称:FIBF-NH).在上述三嵌段共聚物中,极性PTHF链段与非极性PIB链段的热力学不相容,导致其呈现明显的微相分离,且微观形态与共聚组成相关.PTHF均聚物易结晶,在上述共聚物中由于PTHF链段单端受限致其结晶性减弱.三嵌段共聚物分子链的中间连接点含―NH―官能基团,具有更强的氢键作用,促进PTHF链段重排并结晶,易形成更紧密的超分子网络结构,导致即使在PTHF链段相对分子量为0.7 kg·mol^-1时仍具有较强的结晶性,且结晶熔融温度明显提高.此外,由于FIBF-NH中形成超分子网络结构,使材料具有优异的自修复性能,材料表面的切痕在常温下10 min后可以完全自愈合.本文设计合成的新型官能化PTHF-b-PIB-b-PTHF三嵌段共聚物兼具有PTHF与PIB的优良性能,在生物医用、智能修复等功能材料领域具有潜在的应用前景.     

可结晶共聚物的分子建模及其应用

共聚是调控高分子材料结晶性能的有效手段,因而共聚物链单元的序列结构对其结晶行为的影响机制是高分子结构与性能关系研究中的重要科学问题.本文从可结晶共聚物链单元序列化学结构的分子建模出发,围绕无规共聚物和嵌段共聚物序列结构对其结晶行为的调控机制,总结了近年来采用动态蒙特卡罗(Monte Carlo)分子模拟方法所开展的相关研究进展.以静态条件下温度调控结晶和动态条件下应变诱导结晶这两个方面为脉络,本文结合线型低密度聚乙烯结晶、两嵌段共聚物自组装受限结晶和热塑性弹性体取向诱导结晶等典型应用案例,旨在表明有效的分子建模有助于研究人员深入理解共聚物结晶的微观调控机制,从而更好地从事高分子材料的基础研究和应用开发.     

长软链段对苯二甲酸乙二酯—环氧乙烷多嵌段共聚物的组成…

合成了不同软锻段长度和不同链段含量的系列对苯二甲酸乙二酯－环氧乙烷（ＰＥＴ－ＰＥＯ）多嵌段共聚物，用ＮＭＲ质子谱测定了硬链段一，对部分溶于氯仿的ＰＥＴ－ＰＥＯ多嵌段共聚物进行了分离，并分别测定基氯仿可溶物和不溶物的硬边段一、熔融热谱和热结晶谱，揭示了ＰＥＴ－ＰＥＯ多嵌段共聚物的组成不均一性及其对软段长度和硬链段一的信赖性，进而用ＤＳＣ热谱证明了软链段和硬链段的结晶能力与ＰＥＴ－ＰＥＯ多嵌段共聚物组     

长软链段对苯二甲酸乙二酯-环氧乙烷多嵌段共聚物的组成不均一性研究

合成了不同软链段长度和不同硬链段含量的系列对苯二甲酸乙二酯－环氧乙烷(PET-PEO)多嵌段共聚物,用NMR质子港测定了硬链段含量,对部分溶于氯仿的PET－PEO多嵌段共聚物进行了分离,并分别测定其氯仿可溶物和不溶物的硬链段含量、熔融热谱和热结晶谱.揭示了PET－PEO多嵌段共聚物的组成不均一性及其对软镇段长度和硬链段含量的依赖性,进而用DSC热谱证明了软链段和硬链段的结晶能力与PET－PEO多嵌段共聚物组成不均一性密切相关.     

聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物晶行为研究

用1H NMR, SEC, XRD和DSC对聚乳酸(PLLA)-聚乙二醇(PEG)二嵌段共聚物进行了表征. 由于共聚物中两种组分比例的不同, 表现出某组分单独结晶或两种组分共同结晶. 用DSC和POM方法, 对两组分含量相当的共聚物进行了熔体结晶行为研究, 并采用Avrami方程进行了结晶动力学计算. 用Lauritzen-Hoffmann理论对PLLA-PEG结晶机理进行了分析. 在70~94 ℃范围内, 得到成核参数Kg(POM)=5.23×105 K2. 共聚物的Kg和链折叠自由能σe都比均聚物的文献报道值高, 表明PEG链段的存在影响了PLLA的结晶, 使得其成核较均聚物困难.     

全共轭聚噻吩类和聚硒吩类嵌段共聚物的凝聚态结构调控

嵌段共聚物可发生微相分离形成丰富的介观尺度上的相结构,而共轭聚合物是一类具有特殊的力学、导电性能或光电功能的半刚性链高分子.全共轭嵌段共聚物因其兼具两者的特性而备受瞩目.本文着重介绍了近年来课题组在基于全共轭聚(3-烷基噻吩)和聚(3-烷基硒吩)嵌段共聚物体系的研究进展,通过改变体系的分子结构包括主侧链结构、侧链的烷基长度及取代基团等以及对体系在溶液状态及薄膜状态进行后处理包括改变溶剂、热处理、溶剂蒸气处理等来调控体系的微相分离行为和结晶行为,实现对材料凝聚态结构的调控.在此基础上,以有机场效应晶体管和聚合物太阳能电池器件作为最终体现聚噻吩或聚硒吩类体系凝聚态结构与性能关系的平台,将获得的调控体系凝聚态结构的有效策略用于实现其半导体材料物理性能的提升.     

对苯二甲酸丁二酯-ε-己内酯多嵌段共聚物中硬链段的受限结晶

用差示扫描量热法（DSC）,广角X射线衍射（WAXD）,傅立叶变换红外光谱（FTIR）等技术研究了对苯二甲酸丁二酯-ε-己内酯（PBT—PCL）多嵌段共聚物中硬链段的受限结晶。结果表明,PBT—PCL共聚酯中软硬链段在非晶区的混容性比较好,不同组成的样品均显示出一个玻璃化转变温度;对硬段含量超过50%的共聚酯来说,硬链段可以结晶,而软链段不能结晶;由于硬链段的受限特点,BT硬链段的结晶受软链段的影响和制约,其结晶能力随硬段序列长度的增加而逐渐增大。     

聚醚型多嵌段共聚物软链段结晶特性的研究

本文使用虹外光谱及膨胀计等方法,对聚四亚甲基醚二醇类多嵌段共聚物的软链段结晶性进行了研究。在聚醚-聚酯多嵌段共聚物中(PTMEG>60％),其软链段结晶的熔点和结晶速率均随PTMEG含量减少而下降。而在聚醚-聚脲胺酯多嵌段共聚物中,由于N—H和C—O—C之间氢键的作用,即使在低温下,其软链段也难于结晶。此外,高倍拉伸会提高上述二类多嵌段共聚物中软链段结晶的熔点和结晶速率。     

环氧丙烷聚醚三元醇/聚乳酸嵌段共聚物的合成与性能

以低不饱和度环氧丙烷聚醚三元醇与L型及DL型丙交酯为原料, 合成了不同单体物质的量比的聚醚与聚乳酸嵌段共聚物. 采用FTIR, 1H NMR, GPC对共聚物的结构进行了表征; 用DSC, DTA对共聚物的玻璃化转变温度、熔点及热分解温度进行了研究. 结果表明, 丙交酯在聚醚多元醇端羟基的引发下发生开环反应, 得到聚环氧丙烷L型乳酸(POLLA)或聚环氧丙烷DL型乳酸(PODLA)二嵌段共聚物. POLLA二嵌段共聚物具有结晶能力, 且随着L型聚乳酸链段的增长而增强. PODLA二嵌段共聚物为非晶态聚合物. 两种共聚物的玻璃化转变温度与共聚物的组成有关, 其值介于聚醚和聚乳酸玻璃化转变温度之间. 与聚醚三元醇相比, 二嵌段共聚物的耐热性得到提高, 其热分解温度提高了30～60 ℃, 约为235～262 ℃. 共聚物的结构和组成对材料的热降解机制有很大影响. PODLA在高温区发生热氧化降解.     

“双亲性”嵌段共聚物胶束形貌调控的研究*

本文综述了“双亲性”嵌段共聚物在选择性溶剂中胶束行为和胶束形貌的主要影响因素,包括溶液温度、选择性溶剂种类、嵌段长度、链段结晶、链段与溶剂间氢键作用以及共聚物浓度对胶束最终形貌产生影响的因素;系统介绍了对嵌段共聚物胶束形貌进行调控的实验方法;在此同时介绍了对环境刺激如温度和pH变化等具有响应性能的“双亲性”嵌段共聚物在选择性溶剂中胶束行为研究的最新进展;最后提出了该研究领域目前存在的问题和今后的可能发展方向。     

刚性链嵌段共聚物的研究(I)——聚醚醚酮-聚醚砜嵌段共聚物结构与性能

本文以聚醚醚酮(PEEK)和聚醚砜(PES)齐聚物为原料,通过溶液缩聚法制备PEEK-PES嵌段共聚物,并用DSC、TGA、WAXD和动态粘弹谱等手段对其相容性、结晶行为、动态力学性能和热性能进行了研究.结果表明,嵌段共聚物在PEEK链段M_n=1×10⁴,PES链段M_n)=3500～250(PES含量为25.0%～2.9%)组成范围内不产生微相分离,保持了结晶性能,其玻璃化转变温度比纯PEEK提高将近20℃,并具有较好的高温力学性能.     

聚二甲基硅氧烷与聚四氢呋喃三嵌段共聚物的合成表征与性能

通过可控/活性正离子开环聚合设计合成一系列不同分子量的聚四氢呋喃活性链,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)的双端胺基与反应制备PDMS与聚四氢呋喃(PTHF)的新型三嵌段共聚物(PTHF-b-PDMS-b-PTHF).通过FTIR与1H-NMR表征产物化学结构及共聚组成,由TGA、DSC及DMA研究嵌段共聚物热性能与动态力学性能,采用TEM和in situ POM观察嵌段共聚物的微观形态与结晶形态.常温下表征共聚物材料自修复性能及37°C下表征其抗菌性能.结果表明:采用体系引发四氢呋喃可控/活性正离子开环聚合制备预期分子量的,进一步与双端胺基官能化PDMS反应,反应效率可达95%左右,设计合成出一系列不同共聚组成的PTHF-b-PDMS-b-PTHF三嵌段共聚物.该共聚物呈现双连续微观相分离结构和结晶现象,随着PTHF链段的增长,结晶速率加快;与相同分子量均聚PDMS和PTHF相比,所制备的三嵌段共聚物的热稳定性明显提高;三嵌段共聚物链中存在2个―NH―基团,在分子链间形成氢键导致产生物理交联及聚合物网络,使材料具有较好的弹性、柔韧性和强度,同时具有自修复特性,将材料完全切开,常温下24 h后断面发生良好愈合,在应力作用下可被拉伸至原长的1.5倍;原位制备的三嵌段共聚物/银纳米复合材料对大肠杆菌表现出良好的抗菌性能.基于可控/活性正离子开环聚合方法合成的PTHF-b-PDMS-b-PTHF三嵌段共聚物/银纳米复合材料兼具PTHF、PDMS及纳米银的优良性能,在生物医用材料领域具有应用前景.     

嵌段液晶高分子的合成进展

综述了近几年嵌段液晶共聚物在合成方面取得的新进展，主要包括活性聚合、液晶（或非液晶、低聚物与非液晶（或液晶）聚全物的单体反应、液晶低聚物与非液晶低降物直接反应和先制备非液晶嵌段共聚物再于侧链引入液晶基元四个方面。同时还简要地介绍了嵌段液晶共聚物的结构、性能以及今后的发展趋势。     

用固体高分辨NMR研究聚(L-丙氨酸)-聚乙二醇单甲醚双嵌段共聚物的微相结构与链段运动

利用固体高分辨¹³CCP/MAS及二维WISE核磁共振技术研究了聚(L-丙氨酸)-聚乙二醇单甲醚双嵌段共聚物(MPEG-b-PLA)在固态下的微相结构和链段运动行为.结果表明,聚乙二醇链段在形成嵌段共聚物后结晶度明显下降,同时存在晶区和非晶区,从而表现出两种不同的运动状态.而聚乙二醇链段的引入对聚L-丙氨酸链段影响不大,嵌段共聚物中聚L-丙氨酸链段高度结晶,同时含有大量的α螺旋结构,分子链运动严重受限,估计聚L-丙氨酸链段的相区尺寸很小.     

介观相分离对烯烃嵌段共聚物结晶动力学的影响

研究了介观相分离对烯烃嵌段共聚物(OBC)结晶动力学的影响.结果表明,OBC在保持介观相分离形态的情况下,结晶以三维生长的方式进行.原因可能是由于OBC的“相区溶合”造成的.OBC嵌段长度和嵌段数目存在一定的统计分布,其中某些较短的结晶性链段“溶解”于非晶区,这部分结晶性链段在结晶时起到了“传递”结晶的作用.     

微量聚四氢呋喃-聚甲基丙烯酸甲酯/聚四氢呋喃共混体系稀固体溶液中共聚物胶束的抑制成核作用

 本工作将Leibler、Whitmore和Mayes等近期关于非晶嵌段共聚物共混体系胶束理论应用于结晶嵌段共聚物共混体系的熔融态,对聚甲基丙烯酸甲酯-聚四氢呋喃两嵌段共聚物与聚四氢呋喃均聚物共混体系的结晶行为进行了研究.结果表明,很低的共聚物浓度(如1％),其胶束在共混体系的结晶过程中即可显著地起到抑制成核的作用.这对改善结晶均聚物的形态及性能有一定的应用价值.     

聚合物受限结晶的研究进展

随着纳米材料研究的迅速发展,聚合物由于其分子固有的纳米尺度结构,无论作为纳米器件或在模板应用方面都受到广泛瞩目.在微纳领域的应用中,特定受限环境下,结晶聚合物的结晶行为也因此受到广泛关注.本文从均聚物(及无规共聚物)和半晶型嵌段聚合物两方面总结了近年来聚合物受限结晶领域的研究进展.对于均聚物和无规共聚物,人们主要关注其在薄膜、超薄膜条件下的受限结晶性能,关注点为随着膜厚减小而引入的空间效应和界面效应对聚合物结晶性能的影响.而对于半晶型嵌段共聚物受限结晶的研究则多从本体出发,来研究纳米相分离与结晶的竞争过程、纳米相分离区域对于可结晶嵌段结晶生长的几何限制(空间效应)以及嵌段连接点(结晶嵌段的末端)对于结晶嵌段结晶行为的影响.     

用SN型催化剂合成苯乙烯—丙烯嵌段共聚物的研究Ⅱ．共聚物的结构表征与性能

报道用稀土化合物改性的钛系载体催化剂（SN催化剂）进行苯乙烯和丙烯顺序嵌段共聚合（Sequential block copolymerization) 的研究。通过对初生嵌段共聚产物进行溶剂萃取与分级，并用^13C-NMR、WAXD、DSC、DMA和电子显微镜进行表征，推断共聚物为具有等规聚苯乙烯链和等规聚丙烯链段的A－B型二嵌段共聚物，且各段均能结晶。发现嵌段共聚物比相应的均聚物具有较好的综合力学性能和热性能，而且对iPS/iPP共混具有良好的增容作用。     

嵌段序列对聚合物囊泡形成过程影响的Monte Carlo模拟

采用Monte Carlo模拟方法研究了具有相同链长和组分比的不同嵌段序列的AB两嵌段共聚物与ABA三嵌段共聚物在选择性溶剂中形成囊泡的动力学过程. 模拟结果表明, AB两嵌段共聚物囊泡的形成与ABA三嵌段共聚物囊泡的形成的动力学过程不同. 在慢速退火条件下, ABA三嵌段共聚物囊泡是通过亲水链段向胶束的表面和中心扩散而形成的, 而AB两嵌段共聚物囊泡则由片层弯曲闭合而形成. 相对而言, 退火速度对AB两嵌段共聚物囊泡形成的动力学过程没有显著影响, 其改变仅影响亲水链段与疏水链段发生相分离的难易程度. 当退火速度较快时, 亲水链段和疏水链段发生相分离的速度较快且相分离发生在囊泡形成之前; 而当退火速度较慢时亲水链段和疏水链段之间的相分离在囊泡形成之后仍在进行.