机理转移法合成星形梳状聚丁二烯-g-聚甲基丙烯酸甲酯共聚物的研究

结合活性负离子聚合与原子转移自由基聚合(ATRP),采用机理转移法制备了一系列窄分布且分子量可控的星形梳状聚丁二烯-g-聚甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物(SC-(PB-g-PMMA)).首先通过阴离子聚合,制备星形聚丁二烯,后经甲酸-过氧化氢原位环氧化对链中部分双键进行环氧化,再与原位生成2-溴异丁酸发生酯化反应,得到具有链中活性溴的星形大分子引发剂(SPB-Brn).然后,利用该大分子引发剂,采用CuCl/CuCl2/PMDETA催化体系,通过ATRP聚合单体MMA,合成出星形梳状SC-(PB-g-PMMA)聚合物.通过GPC,1H-NMR和FTIR等分析手段对合成的星形大分子引发剂及星形梳状聚合物进结构表征,证实得到目标产物,并同时研究了聚合物的热力学性质与溶液性质.     

梳状P(MMA-co-MAh)-g-PEGME共聚物的合成及结构与性能

用自制的甲基丙烯酸甲酯和马来酸酐的共聚物P(MMA-co-MAh)为反应物,聚乙二醇单甲醚(PEGME)为接枝单体,合成了梳状P(MMA-co-MAh)共聚物多缩乙二醇酯(P(MMA-co-MAh)-g-MPEG).采用傅立叶红外光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)13C谱、1H谱以及H,C-COSP谱对所合成的梳状共聚物结构进行表征;热失重分析(TGA)和示差扫描量热法(DSC)对所合成的共聚物的物理性能进行了分析.FTIR及NMR结果表明,聚乙二醇单甲醚通过酯化反应接枝到P(MMA-co-MAh)共聚物上,形成以MMA/MAh共聚物为主链,聚乙二醇单甲醚为侧链的梳状共聚物,其在马来酸酐上的接枝率大约为20%;热性能分析结果表明,合成的梳状共聚物热分解温度与共聚物P(MMA-co-MAh)的分解温度相差不大,接枝后的梳状共聚物也具有高的热稳定性,起始热分解温度在325.9℃左右,且该梳状共聚物具有两个玻璃化转变温度,一个是由于侧链的玻璃化转变引起的,温度为32℃左右;一个是主链的玻璃化转变引起的,温度为120℃左右.在主链玻璃化转变温度以下,侧链是可以移动的,有利于电活性物质和离子等在聚合物基体中的扩散和迁移.     

不同接枝度的十八硫醇化聚氯乙烯梳状聚合物的结构和性能

通过亲核取代反应,制备了一系列不同接枝率的十八硫醇(C_(18)H_(37)SH)接枝改性聚氯乙烯(PVC)(记作PVCS18).通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、示差扫描量热仪(DSC)、热重分析(TG)和X射线衍射(XRD)对PVCS18的结构、相变行为、热稳定性和热能行为进行了研究.结果表明,随十八硫醇钠(C_(18)H_(37)SNa)投料的增加,PVCS18接枝率增加,最高达到50.2%.PVCS18相转变的出现,主要是接枝的十八烷基链段贡献的.随接枝率由8.5%增加到50.2%,相转变温度由61.7℃升高到66.3℃,热焓值由5.3 k J/mol提高到50.9 k J/mol,结晶碳原子数从1.4增加到13.8.主侧链间连接键的极性和基团大小明显影响侧链烷基的结晶能力及可结晶碳原子数目.PVCS18的热稳定性较PVC的没有明显热损失行为出现,该材料可在较高的温度下加工使用.     

六羟基化合物为骨架的高分子固-固相变材料的合成与性能

分别使用三种含6个羟基的化合物(山梨醇、双季戊四醇和肌醇)作为分子骨架,聚乙二醇(PEG)作为相变功能链,4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为交联剂,合成了3种具有不同交联结构的新型固-固相变储能材料。通过傅里叶变换红外光谱(FT IR)、X-射线衍射(XRD)、偏光显微镜(POM)、示差扫描量热法(DSC)和热重量分析法(TG)分别对合成材料的分子结构、结晶性能、相变行为和热稳定性进行了研究。结果显示,所制备的材料在30~70℃温度范围内具有典型的固-固相变特性,其升温和冷却过程的相变焓最高可达107.5J/g和102.9J/g。此外,通过热重分析发现所合成材料具有较好的可重复使用性和热稳定性。因此,合成的新型固-固相变材料在热能储存和控温领域具有巨大的应用潜力。     

梳状高分子烷基侧链构象和堆积结构的红外光谱研究

以正十九烷和两种接枝烷基链的梳状高分子N-十八烷基聚乙烯亚胺(PEI18C)、N-十八烷基聚对苯甲酰胺(PBA18C)为研究对象,利用红外光谱对处于受限和自由状态的烷基链的构象和堆积结构随温度的变化进行了对比研究.结果表明,处于受限和自由状态的烷基链的构象排列和堆积结构及其转变行为不同,且受限于柔性PEI主链和刚性PBA主链的烷基链也不相同.从主链刚性的角度,探讨了影响烷基侧链构象和堆积结构的原因.     

烷基化程度对N-十八烷基化聚乙烯亚胺梳状高分子结构的影响

利用烷基化方法制备了烷基化取代程度(DS)介于47%～17.6%的N-十八烷基聚乙烯亚胺(PEI18C)梳状高分子.通过红外光谱、差示扫描量热法(DSC)、X-射线衍射和热失重分析等方法研究了PEI18C梳状高分子的结构、结晶行为和热稳定性,探讨了侧链烷基DS对C18侧链结晶及临界结晶行为的影响.结果发现,随DS的降低,PEI18C梳状高分子的结晶度由54.0%降至20.3%,可结晶碳原子数目由11.4个降到4.3个.受限于PEI骨架上C18烷基侧链的堆积排列模式并没有发生根本变化,仍以六方晶胞的形式进行排列.结果表明,侧链烷基DS或沿主链的侧链烷基分布密度对梳状高分子的结晶行为和临界结晶能力有明显的影响.从侧链结晶的角度,分析了侧链烷基取代度对梳状高分子结晶及热稳定性的影响.     

梳状丙烯酸酯类共聚物凝胶电解质的传输性能与自由体积

用三种分子量大小不等的聚乙二醇单甲醚(PEGME)与甲基丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物[P(MMA-co-MAh)]反应,制备了三种支链长度不等的梳状共聚物(MMA/MAh-g-PEGME), 并以此为基体, 加入增塑剂碳酸丙烯酯(PC)和高氯酸锂(LiClO₄), 采用溶剂浇铸法制备了三种凝胶聚合物电解质(GPE)膜, 研究了其离子传输性能, 发现该聚合物凝胶电解质的离子传输机理符合VTF (Vogel-Tamman-Fulcher)方程, 即离子传输性能与凝胶体系自由体积的大小有关; 采用正电子湮没寿命谱仪(PALS)研究了GPE 体系的自由体积特性, 获得了各支链长度不同的共聚物凝胶电解质的自由体积分数, 分析各自由体积与离子传输性能之间的关系, 建立了共聚物结构、凝胶聚合物自由体积及其传输性能之间的关系. 发现梳状共聚物支链长度越长, 凝胶电解质的自由体积越大, 离子传输性能越高.     

多功能梳状聚合物电解质的合成及其性能

以聚乙二醇单甲醚(PEGME)为侧链,马来酸酐/1-十八碳烯交替共聚物(PMAO)为骨架,制备出具有生物相容性的多功能梳状聚合物(PMAO-PEGME).该聚合物分别与 CH3OH 和LiOH 反应,制得梳状马来酸酐/1-十八碳烯交替共聚物多缩乙二醇酯(PMAO-PEGME-ME)和单离子聚合物电解质(即梳状马来酸酐/1-十八碳烯交替共聚物多缩乙二醇酯羧酸锂 PMAO-PEG-MELi),用FT-IR、1H-NMR、DSC、交流复阻抗谱等对得到的聚合物电解质进行了表征.结果表明:随着 LiClO4浓度的增加,PMAO-PEGME-ME/LiClO4 体系的电导率呈现先上升后下降的变化趋势,符合通常的聚合物电解质电导率与盐浓度的依赖关系.当每千克聚合物中含 1.5 mol Li-ClO4时,电导率达到最大值,室温下为 1.01×10-5S/cm.PMAO-PEGMELi 的室温电导率可达3.57×10-7S/cm.     

具有多重玻璃化转变的梳状聚合物的合成,表征和导电性：侧链 …

以分子量为５５０的聚乙二醇单甲醚为侧链,苯乙烯／马来酸酐共的为骨架,合成了苯乙烯／马来酸酐共聚物多缩乙二醇酯。用红外光谱、元素分析、ＤＳＣ、热失重等方法,对合成条件、产物结构和性能进行了研究。结果表明：反应严格按照反应方程进行,精制产物是非晶的梳状聚合物。玻璃化转变温度为３０．６８℃,分解温度为１２０℃。对动态这性能及其锂盐复合物离子导电性进行了研究,表明α转变温度和β转变温度分别是２８℃他－４７     

新型单离子梳状聚合物电解质的合成和性能研究

通过苯乙烯,α-烯丙基聚醚和烯丙基磺酸锂共聚反应,制得一种以聚烯烃为主链、侧挂聚醚和烷基磺酸锂的新型单离子梳状聚合物电解质膜(CPPL)。通过IR,GPC及DSC等对其结构与形态进行了表征。结果表明:CPPL的Tg值主要取决于单体原料配比,室温电导率可达9.3×10-5S·cm-1,电化学窗口大于5.0V。     

聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮碱性复合膜的制备及其性能

通过在不同浓度KOH溶液中进行掺杂,制备出了聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮(PVA/PVP)碱性聚合物电解质膜.详尽考察了膜的组成、微观结构、热稳定性、离子电导率和甲醇吸收率.结果表明,PVA与PVP两者具有较好的相容性,当m(PVA)∶m(PVP)=1∶0.5时,膜断面致密、均匀,未发生大尺度相分离.PVP的混入可以极大提高复合膜的电导率和热稳定性.当m(PVA)∶m(PVP)=1∶1时,复合膜的电导率可达2.01×10-3 S.cm-1.PVA/PVP/KOH膜的甲醇吸收率随温度的升高没有明显变化,100℃时其甲醇吸收率仅为同条件下Nafion 115膜的1/4.这表明该复合膜有望作为一种新型的碱性直接甲醇燃料电池用固体电解质膜且可提高膜的使用温度.     

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.     

高稳定性化学交联聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮碱性固体电解质膜

碱性固体电解质膜的稳定性是影响其在电化学领域应用的一个重要因素.本文在前期研究工作的基础上,通过直接共混和化学交联修饰制备出了聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮(PVA/PVP)碱性聚合物电解质膜.采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)和交流阻抗等方法详细考察了复合膜的分子结构、热稳定性、化学稳定性、氧化稳定性和尺寸稳定性.红外光谱结果表明,PVP成功地混入聚合物基体中,在1672cm-1处表现出来自于PVP第I带C襒O的强吸收峰.TGA结果表明,提高掺杂的KOH溶液浓度对PVA/PVP碱性膜的热稳定性没有明显影响.SEM分析结果表明,复合膜经高温、高浓度碱(80℃,10mol·L-1)处理后,其断面结构仍致密均匀,未出现类似小孔等膜降解情况,此时膜电导率(1.58×10-3S·cm-1)相比室温相同碱液时提高91.5%,表明PVA/PVP膜具有很好的耐碱化学稳定性.同时,PVA/PVP碱性膜表现出良好的抗氧化性,在60℃的3%和10%H2O2溶液中处理均没有观察到明显的质量损失,150h后仍能保持原膜质量的89%和85%.此外,由于膜内形成致密的内互交联网络结构,复合膜在水中800h之后也表现出很好的同向性和电导率稳定性.     

Synthesis,Characterization and Application of Amphiphilic Copolymer Poly(vinyl alcohol)-g-Poly(butyl acrylate)

An amphiphilic graft copolymer poly(vinyl alcohol)-g-poly(butyl acrylate) (PVA-g-PBA) was synthesized by grafting butyl acrylate (BA) onto poly(vinyl alcohol) (PVA) with potassium persulfate (KPS) as free radical initiator in N₂ atmosphere and aqueous medium. The formation of graft copolymer was confirmed by means of infrared spectroscopy (IR). The influences of initiator, monomer concentration and reaction time on the percentage of monomer conversion(C _M), graft degree(Gd) and graft efficiency(Ge) have been discussed in detail. PVA-g-PBA was used as compatibilizer in blends of chlorinated polyethylene (CPE)/ poly(acrylic acid-co-acrylamide)[P(AA-AM)], and the compatibility between CPE and P(AA-AM) was also investigated.     

接枝共聚法制备聚乙二醇(PEG)/聚乙烯醇(PVA)高分子固-固相变材料性能研究

用接枝共聚法将具有相变特征的聚乙二醇(PEG)接枝到具有较高熔点的聚乙烯醇(PVA)主链上,得到了系列性能稳定的PEG/PVA高分子固-固相转变材料,用DSC,WAXD和POM对其相变行为及形态结构进行了研究.结果表明,该材料呈现出可逆的固-固相转变特性;其结晶峰值温度和相变焓比纯PEG低,接枝率对相变温度和归一化相变焓影响不大;接枝率只影响结晶与熔融行为,不影响结晶结构.     

Poly(vinyl alcohol)/cellulose nanocrystal barrier membranes

In this study, barrier membranes were prepared from poly(vinyl alcohol) (PVOH) with different amounts of cellulose nanocrystals (CNXLs) as filler. Poly(acrylic acid) (PAA) was used as a crosslinking agent to provide water resistance to PVOH. The membranes were heat treated at various temperatures to optimize the crosslinking density. Heat treatment at 170 °C for 45 min resulted in membranes with improved water resistance without polymer degradation. Infrared spectroscopy indicated ester bond formation with heat treatment. Mechanical tests showed that membranes with 10% CNXLs/10% PAA/80% PVOH were synergistic and had the highest tensile strength, tensile modulus and toughness of all the membranes studied. Polarized optical microscopy showed agglomeration of CNXLs at filler loadings greater than 10%. Differential thermogravimetric analysis (DTGA) showed a highly synergistic effect with 10% CNXL/10% PAA/80% PVOH and supported the tensile test results.Transport properties were studied, including water vapor transport rate and the transport of trichloroethylene, a representative industrial toxic material. Water vapor transmission indicated that all the membranes allowed moisture to pass. However, moisture transport was reduced by the presence of both CNXLs and PAA crosslinking agent. A standard time lag diffusion test utilizing permeation cups was used to study the chemical barrier properties. The membranes containing ≥10% CNXLs or PAA showed significantly reduced flux compared to the control. The CNXLs were then modified by surface carboxylation in order to better understand the mechanism of transport reduction. While barrier performance improvements were minimal, the chemical modification improved the dispersion of the modified CNXLs which led to improved performance. Of special note was an increase in the initial degradation temperatures of both modified and unmodified systems, with the modified system showing an initial degradation temperature >100 °C higher than the cellulose alone. This may reflect more extensive crosslinking in the modified composite.     

聚乙烯醇/纳米纤维素复合膜的渗透汽化性能及结构表征

将聚乙烯醇/纳米纤维素(PVA/NCC)复合膜应用于乙醇-水混合溶液的渗透汽化脱水过程,探讨了纳米纤维素对膜的溶胀性能、机械性能和渗透汽化性能的影响; 利用原子力显微镜(AFM)探测了纳米纤维素的形貌特征; 采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)对膜结构...     

聚乙烯醇-碘复合物在水溶液中的形成

聚乙烯醇(PVA)在碘-碘化钾混合水溶液中能形成蓝色复合物,该复合材料在人们日常生活中已广泛应用.本文综述了在稀溶液条件下聚乙烯醇-碘复合物的形成,并对其复合物形成的可能影响因素,如:PVA的分子量、链结构的规整度、1,2-羟基结构、支链以及浓度、添加其它物质和反应时间等,进行了系统论述.从聚集模型观点看,在复合物中,碘主要是以线性多聚碘负离子形式存在的,如:T3-和I5-等;而PVA链通过分子间氢键作用形成链间聚集将多聚碘负离子包裹在内而形成复合物.     

聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石复合材料微型注塑研究

结合固相剪切碾磨和分子复合技术制备了适合于微型注塑加工的聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石(PVA/n-HA)复合材料,实现了n-HA含量达30%的PVA/n-HA复合材料的微型注塑加工。采用差示扫描量热法(DSC)、热重分析仪(TGA)和高压毛细管流变仪研究了PVA/n-HA复合材料的热性能和流变性能,结果表明:改性PVA/n-HA复合材料的熔点降低,热分解温度升高,获得120℃以上的热塑加工窗口;PVA/n-HA复合材料呈现剪切变稀特性,在高剪切速率下具有较低的熔体粘度,适合微型注塑加工,具有良好的充模性能。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究了PVA/n-HA微型注塑样品的结构与性能,结果表明n-HA均匀分散于PVA基体中,提高了复合材料的尺寸稳定性;受微型注塑过程中高剪切应力诱导结晶作用的影响,PVA/n-HA微型注塑样品的结晶度高于常规注塑样品的结晶度。