层状二嵌段共聚物与纳米棒共混体系的自组装

采用耗散粒子动力学(DPD)方法研究了层状二嵌段共聚物与纳米棒共混体系的自组装行为.系统地考虑了棒的粒子数比、长度及棒与高分子间的相互作用等因素对混合体系自组装的影响.一系列的构型及相转变都是在共聚物的相分离与纳米棒的聚集相行为共同作用下的结果.当把纳米棒掺入到高分子体系时,从熵和焓的角度可以更本质地理解共混体系的自组装,尤其是棒的相行为.从焓方面,纳米棒与各高分子链段间相互作用决定了棒的分布;从熵方面,棒的各向异性、相区域的空间约束及高分子链的构象熵共同决定了棒的取向.     

刚柔三嵌段共聚物自组装行为的模拟研究

采用耗散粒子动力学模拟方法研究了刚柔三嵌段共聚物(coil-rod-coil,CRC)在溶剂环境下的自组装.通过观察C₄R₈C₄共聚物囊泡结构形成的动力学过程,发现体系先自组装成球形或柱状胶束,然后逐渐融合为盘状结构,再进一步弯曲形变,形成闭合的双层膜囊泡结构.当共聚物浓度为6%~25%时,C₄R₈C₄自组装成不同尺寸的囊泡相,其均方半径2>随共聚物浓度的增加而增大,而双层膜厚度T基本保持不变.最后,改变溶剂性质,从亲棒到中性再到亲链,体系自组装结构从囊泡相转变为球形胶束相.尤其在等效的中性溶剂环境下,体系呈现层状结构,其中棒与棒嵌段呈高度有序的液晶相排列.     

二元环/线高分子在纳米棒界面区域的吸附行为

通过粗粒化分子动力学模拟,在高分子链与纳米棒间的不同相互作用强度、不同高分子链刚性,且在同时考虑单分散和双分散共混高分子链条件下,研究了高分子链在纳米棒界面区域的吸附行为。对于柔性环形高分子链,增强高分子链与纳米棒间的相互作用有利于提高纳米棒对高分子链的吸附。当高分子链与纳米棒间的相互作用强度较弱时,增强高分子链刚性会诱导高分子链套在纳米棒上形成规则的自组装结构。对环/线高分子链共混情况,当高分子链与纳米棒间的相互作用较弱时,随着链刚性的增强,环形高分子链优先占据纳米棒界面区域;当高分子链与纳米棒间的相互作用较强时,随着链刚性的增强,纳米棒界面区域由优先吸附环形高分子链转为优先吸附线形高分子链。研究结果有助于进一步了解高分子链与纳米棒的复合材料,为改善纳米复合材料的性能提供理论支持。     

纳米颗粒对二嵌段共聚物层状结构的影响

用实空间自洽场理论研究了单个纳米颗粒对受限于矩形边界的二嵌段共聚物层状结构的影响.选取了处于强分凝区域的层状结构二嵌段共聚物作为研究对象.通过调节纳米颗粒的半径、颗粒表面场强度等体系参数,观察到了柱状结构出现在多层的层状结构中间,即柱状和层状的共混结构.结果表明,二嵌段共聚物的柱状和层状共混等结构是由矩形边界和纳米颗粒表面参数相互竞争所决定的,因而控制矩形边界条件和纳米颗粒的相关参数可以得到所期望的特定微相结构,为纳米微结构的设计提供了一条可能的途径.     

两嵌段共聚物在本体及溶液中的自组装

采用耗散粒子动力学(DPD)模拟方法对两嵌段共聚物AmBn在本体和溶液中的自组装行为进行了研究.在本体情况下,对环形和线形两嵌段共聚物AmBn的相行为进行了系统的对比分析,观察了体系的有序-无序相转变规律,以及具体构型的相周期.在亲B选择性溶剂情况下,保持体系的浓度不变,改变环形两嵌段共聚物的链长,观察到了一系列丰富的相结构,有球状、圆盘状、片状、空心柱状、空心球状等.     

两嵌段共聚物在本体及溶液中的自组装

采用耗散粒子动力学（DPD）模拟方法对两嵌段共聚物AmBn在本体和溶液中的自组装行为进行了研究．在本体情况下,对环形和线形两嵌段共聚物AmBn的相行为进行了系统的对比分析,观察了体系的有序一无序相转变规律,以及具体构型的相周期．在亲B选择性溶剂情况下,保持体系的浓度不变,改变环形两嵌段共聚物的链长,观察到了一系列丰富的相结构,有球状、圆盘状、片状、空心柱状、空心球状等．     

两嵌段共聚物共混体系的相分离研究

用耗散粒子动力学方法（DPD）研究了由两种不同成分组成的两嵌段共聚物组成的混合体系在纳米尺度下的自组装行为．两种嵌段共聚物的聚合度相同,在稳定状态下,纯嵌段共聚物1呈层状有序结构,纯嵌段共聚物2呈无序或六角柱状结构．DPD研究表明,在两者混合体系中,随着嵌段共聚物2体积分数的增加,嵌段共聚物1只出现了层状的有序相,而嵌段共聚物2则呈现出从球状相到柱状相再到层状有序相的有趣变化,随着嵌段共聚物2对称性的增强,其形成的有序相所占的体积分数区域越小．同时,通过混合体系单体密度分布曲线和末端距分布情况,从理论上分析了混合体系的微相分离与单体分布的细节．     

以混合比例为控制参数的二元共聚物混合体系自组装

基于嵌段共聚物共混自组装方法, 将聚苯乙烯-b-聚环氧乙烷(PS-PEO)与聚苯乙烯-b-聚-2-乙烯基吡啶(PS-P2VP)在乙醇-氯仿混合溶剂中进行混合, 并诱导其自组装, 在改变PS-P2VP中各链段长度、分子量以及链段比例的情况下, 得到了一系列形貌和尺寸不同的自组装纳米结构, 并采用原子力显微镜研究了PS-PEO与PS-P2VP的混合比例对自组装纳米结构的影响. 结果表明, PS-P2VP的加入改善了PS-PEO在乙醇-氯仿混合溶剂中的溶解性, 其本质是通过PS-PEO与PS-P2VP的共同自组装, 形成了可在溶液中稳定分散的纳米自组装结构, 改变PS-P2VP的分子量和嵌段比例, 进而对纳米自组装胶束尺寸和结构进行调控.     

线性三嵌段共聚物格点薄膜受限下的自组装

采用实空间自洽场理论研究了线性三嵌段共聚物在格点薄膜受限下的自组装.根据受限空间内共聚物的自组装情况,描绘了不同嵌段比下共聚物的三角相图,分析各相结构的形成机理,并详细观察三色层状与核壳柱状之间的相变过程.在受限的基础上,通过在薄膜表面施加格点型吸附势,获得了一系列聚合物微结构,发现层状结构是最稳定的相结构;当吸附强度增大时,各嵌段的自组装结构发生变化,三色层逐渐打破稳定的平行状态,转变为编织层状.当嵌段比处于某特殊范围时,聚合物还形成了新颖的球-柱结构.研究结果可为制备稳定的新型材料提供理论方案.     

两嵌段共聚物在不同形状受限下的自组装行为

嵌段共聚物体系在受限情况下的自组装过程与受限结构的几何形状、界面性质密切相关,会表现出与本体不同的相行为特征,人们可以利用这些受限特征制备结构新颖的纳米材料.本文采用自洽场理论方法研究了两嵌段共聚物在不同形状受限情况下的自组装现象,发现受限形状不同,相行为也各不相同,在本体状态中人们难以观察到的相近体系间的相行为差异,在受限状态下也可以清晰的展现出来.由于受限的原因体系出现了层状相弯曲、柱状相和层状相兼并存在等结构,计算结果与现有实验结果吻合,并预测了部分自组装结构.     

聚[N-(4-二甲氨联苯基)马来酰亚胺]荧光性能的研究

研究了N-(4-二甲氨基联苯基)马来酰亚胺的均聚物及其与甲基丙烯酸甲酯的共聚物的荧光性能,结果表明,它们具有比单体更高的荧光强度,并研究了双键对其的影响.     

离子注入高铬铸铁缸套面改性研究和应用

详细描述了离子注入技术在泥浆泵缸套表面改性中的研究和应用,提出了离子注入高铬铸铁缸套表面改性的机制,通过样品实验和现场实验得到最佳离子注入工艺,使改性后的缸套筹命、丁晴橡胶活塞的使用寿命得到提高。本项技术可提高石油钻井的生产效率,降低成本,为国家节约资金,已基本达到工业应用化程度,填补了离子注入表面改性技术在石油行业应用的空白。     

壳聚糖接枝丙烯酰胺的研究

以硝酸铈铵为引发剂，使壳聚糖与丙烯酰胺进行接枝共聚，研究了引发剂的浓度、单体浓度、反应时间与反应温度对单体转化率和接枝率的影响，测定了接枝共聚物的吸水性能。     

稀土催化邻苯二甲酸酐与环氧丙烷交替共聚

研究了用稀土络合催化剂Ｎｄ（ａｃａｃ）３－Ａｌ（ｉ－Ｂｕ）３催化邻苯二甲酸酐（ＰＡ）和环氧丙烷（ＰＯ）开环交替共聚（ａｃａｃ＝乙酰丙酮）．考察了共聚合反应特征，用红外光谱、核磁共振表征了共聚物的结构。共聚反应的动力学研究表明共聚与单体浓度呈一级关系，与催化剂浓度呈一级关系，表现活化能为１．２８７×１０￣５Ｊ／ｍｏｌ。     

Fe-Al催化马来酸酐与丙烯酸丁酯的聚合

研究了Fe（acac）3-Al（i-Bu）3（acac=乙酰丙酮）催化体系催化马来酸酐（MA）与丙烯酸丁酯（n-BA）的聚合反应，并考察了反应时间、反应温度、溶剂、催化剂浓度和主副催化剂配比对聚合反应的影响以及该反应的反应动力学．反应动力学研究表明，马来酸酐（MA）与丙烯酸丁酯（n-BA）聚合对单体的浓度呈一级关系，其表观活化能为32．3kJ／mol，且用红外光谱表征了聚合物结构．     

稀土催化NB与BMA共聚条件的研究

研究了Nd（naph）3-Al（i-Bu）3（naph为环烷酸）催化降冰片烯（NB）与甲基丙烯酸丁酯（BMA）共聚反应的条件及其催化剂钕铝比的影响.结果表明：稀土催化剂在温和的反应条件下有较好的催化性能;共聚反应可以在室温下进行,反应温度的增加使共聚物收率略减;共聚物分子量和分子量分布随NB/MA摩尔比的增加而变小,共聚物分子量分布较小,Mw/Mn=1.65～2.22;共聚物收率随Al/Nd摩尔比而变化,较合适的Al/Nd摩尔比为5.5.     

表面引发原子转移自由基聚合制备梳型共聚物刷

对聚偏氟乙烯表面进行化学处理使其表面羟基化,然后与2-溴异丁酰溴反应引入表面引发剂。表面引发三甲基硅保护的甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA—TMS）原子转移自由基聚合,在聚偏氟乙烯表面获得聚甲基丙烯酸羟乙酯（PHEMA）聚合物刷。动力学研究揭示PHEMA的接枝浓度随反应时间呈线性关系,表明表面链增长是可控或活性过程。2-溴异丁酰溴与三甲基硅氧基反应,在PHEMA聚合物刷侧链引入2-溴代酯组分。紧接着,表面引发甲基丙烯酸聚乙二醇酯（PEGMA）原子转移自由基聚合制备梳型聚合物刷。使用衰减全反射傅立叶红外光谱和X-射线光电子能谱表征修饰后PVDF表面,通过接枝梳型聚合物刷,聚偏氟乙烯薄膜表面由憎水变成高度亲水。     

Fe-Al催化2-乙烯基吡啶与苯乙烯共聚

研究了Fe(acac)3-Al(i-Bu)3(acac=乙酰丙酮)催化2-乙烯基吡啶与苯乙烯共聚反应时,其反应条件、第三组分及催化剂铁铝比的影响.并用元素分析方法研究了共聚物的组成,用热分析方法研究了共聚物的分解温度.结果表明:铁系催化剂在温和的反应条件下有较好的催化性能.