基于“透过表面接枝”方式制备低分散性和高接枝密度聚合物刷的研究

"透过表面接枝"(grafting-through)是一种聚合物表面改性的新方法,可以显著改善传统grafting-from和grafting-to方法接枝工艺的缺陷,获得兼具高接枝密度和低分散性的聚合物刷产物.本文采用布朗动力学模拟方法,模拟研究了grafting-through方法接枝聚合物刷过程中的主控因素,从微观动力学角度阐明其特有的链增长趋同化效应是保持产物聚合物刷较低分散性的主因.引发效率在grafting-through中可显著提高,且产物聚合物刷的分子量呈现泊松分布.此外,反应中保持高的单体通量,可以同时实现产物聚合物较长的平均链长和较低的分散性,有利于制备性能优异的改性材料.该研究对深入理解grafting-through接枝过程的动力学主控因素,促进grafting-through技术的推广和工艺的改进具有一定的理论指导意义.     

液晶分子印迹整体柱的制备及其分子识别热力学

液晶分子印迹聚合物(MIPs)因刚性液晶单体的加入而在超低交联度水平下也能印迹和识别模板分子,有效解决了传统MIPs因高交联度造成的位点包埋、结合容量低、传质慢等问题。尽管液晶MIPs具有如此独特的优势,但却面临着由于交联度的大幅度降低而导致印迹效果下降的问题。为了研究液晶MIPs的结合特性,制备具有良好印迹效果的低交联液晶MIPs,该文通过二次接枝聚合,制备了一系列不同交联度的液晶分子印迹整体柱,用高效液相色谱法研究了聚合参数与印迹整体柱亲和性的关系。实验中选用三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)为交联剂,以甲苯和十二醇为致孔剂合成整体柱骨架,并在此基础上以(S)-萘普生为模板,加入液晶单体4-氰基苯基单环己基乙烯(CPCE)进行二次聚合接枝。实验中系统考察了流动相中乙腈比例及缓冲液pH值对色谱保留的影响,结果发现液晶单体的加入使得MIPs对萘普生保留控制机制由原来的氢键作用变为了疏水作用;通过动态吸附实验得到的突破曲线经前沿分析及对吸附等温线Langmuir、Freundlich和Scatchard分析拟合,发现交联度为15%时液晶MIPs印迹因子最大(3.78)、非均一性最强,且特异性吸附量高于非特异性吸附量。液晶MIPs的计量置换模型(SDM-R)分析表明,液晶印迹整体柱对模板分子的总亲和力(ln A=0.645)明显高于其类似物;而从空间匹配程度看,与液晶印迹整体柱空间匹配程度最高的是酮洛芬而非模板分子,但液晶印迹整体柱对酮洛芬的总亲和力(ln A=0.242)不及模板分子的一半,表明在本低交联液晶印迹系统中,空间效应不是决定印迹系统识别能力的主要因素。进一步的分离热力学研究发现,低交联液晶印迹柱的|ΔΔH|<T|ΔΔS|,而交联度为70%的非液晶MIPs柱的|ΔΔH|>T|ΔΔS|,表明液晶MIPs的分离过程是一个熵控制过程,而常规无液晶MIPs的分离过程是一个焓控制过程。上述结果表明,液晶单体的加入改变了MIPs的识别机制,适当的低交联度可显著提高液晶MIPs的识别性能,因此液晶MIPs这些特质有望使其成为新一代的MIPs。     

基于聚乙二醇接枝丙烯酸树酯光固化电解质的制备及性能研究

聚氧化乙烯(PEO)(聚乙二醇(PEG))和丙烯酸树脂在聚合物基电解质中具有很好的应用,本文通过紫外光引发单/双官能度的聚乙二醇接枝丙烯酸树脂单体聚合构建了离子电导率高、易于封装,可避免电解质泄漏的准固态聚合物电解质.通过调控聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDA)和甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯(PEGMA)2种单体的比例以及锂盐溶液的含量,成功制备出具有高离电导率的准固态聚合物电解质.采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR),电化学工作站对PEGMA/PEGDA基聚合物电解质进行表征,研究各组分比例对电解质的电化学性能影响.当PEGMA/PEGDA单体比例为75/25,锂盐溶液的占比为75%时,形成的薄膜状态电解质表现出1.96×10^?3 S·cm^?1的高离子电导率,较原始配比提高了14倍.将制备的电解质应用于电致变色器件,在580个变色循环后,器件依然可以实现稳定快速的颜色切换,2种颜色变换时间均在3 s以内,本文中研究的聚醚接枝丙烯酸树酯基电解质材料在电致变色器件中有较好的应用前景.     

辐射接枝法制备膨化聚四氟乙烯杂化膜及其抗菌性表征

通过共辐射接枝的方法,将聚丙烯酸成功接枝到膨化聚四氟乙烯薄膜上. 采用NaBH₄还原吸附在接枝链上的银离子,在膜中原位负载银纳米粒子,制备了抗菌性ePTFE杂化膜. 杂化膜的SEM、XPS、XRD和TGA表征结果表明,负载的银纳米粒子粒径为几十纳米至100 nm. 而银纳米粒子的负载量可由聚丙烯酸的接枝率控制. 细菌平板计数法测试结果证明,所制备的杂化膜具有优异的抗菌性,对大肠杆菌的抗菌率高达100%.     

波聚合制备聚(天然橡胶-接枝-丙烯酰胺)吸水膨胀橡胶

采用波聚合工艺快速制备了聚(天然橡胶-接枝-丙烯酰胺)吸水膨胀橡胶.该波聚合过程能够在45℃左右被引发,最高波温达到112℃,波速0.3~1.0 cm·min-1.与传统间歇聚合工艺相比,波聚合制备样品的接枝效率达到51.8%,是传统间歇聚合制品的2.8倍;最大吸水倍率为7.66 g·g-1,是传统聚合制品的1.6倍;聚合时间为传统间歇聚合的1/8.扫描电镜观测发现,波聚合制备的吸水膨胀橡胶呈现均匀分布的蜂窝状微孔结构,孔直径在4~10μm之间,该结构有利于橡胶在保持高强度和弹性的同时,提高吸水性能;而传统间歇聚合制品内则以小于2μm的微孔为主,同时有少数近毫米级的条形大孔存在.     

基于膦酸基的高温质子交换膜的研究进展

提高质子交换膜燃料电池(PEMFCs)的工作温度,不但可以提高电催化剂的活性以及电催化剂对原料气中CO等杂质气体的耐受能力,少用甚至不用Pt 等贵金属作电催化剂,还可以简化PEMFCs的水热管理系统,提高PEMFCs的综合能量转化效率. 实现高温PEMFCs的核心是开发能够适用于高温PEMFCs的高温质子交换膜(HT-PEM),是PEMFCs的研究热点. 在众多HT-PEM候选材料中,基于膦酸基的质子交换膜材料是最具前途的候选材料之一,是制备HT-PEM的主要研究方向. 本文综述了基于膦酸基的HT-PEM的研究进展,讨论了膦酸基参与的质子传导机理,比较了纯聚合物膦酸膜、膦酸基接枝改性膜、酸-碱两性膜、掺杂型复合膜的电导率、物理化学稳定性、机械性能等. 最后,展望了基于膦酸基的HT-PEM的发展趋势.     

Photo-induced Synthesis and Characterization of Poly（methyl methacrylate） Grafted Sodium Salt of Partially Carboxymethylated Guar Gum

Photo-induced graft copolymerization of methyl methacrylate（MMA） onto sodium salt of partially carboxymethylated guar gum（Na-PCMGG, DS = 0.291） was carried out in an aqueous medium using ceric ammonium nitrate（CAN） as photoinitiator to synthesize a novel graft copolymer, Na-PCMGG-g-PMMA, which may find its potential application as a metal adsorbent. The influences of synthesis variables such as concentrations of photoinitiator（CAN）, nitric acid and monomer（MMA） as well as reaction time, temperature and amount of substrate on the grafting yields were studied and the reaction conditions for optimum photo-grafting were evaluated. At optimum concentration, the maximum values of the grafting yields achieved were G = 271.61% and GE = 63.89%. The experimental results were found to be in very good agreement with the proposed kinetic scheme. The photo-graft copolymerization of MMA onto Na-PCMGG（ DS = 0.291） was also carried out in the presence and absence of ultraviolet radiation for studying the efficiency of the photoinitiator. The influence of carboxymethyl groups introduced onto the guar gum molecules with regard to its behavior towards ultra-violet radiation induced grafting with MMA was also investigated. Photo-grafting process was confirmed and the products were characterized with the help of the spectroscopic（1H-NMR and FTIR） and SEM techniques.     

聚己内酯接枝淀粉纳米晶的制备

通过异氰酸酯与端羟基聚己内酯反应制备端异氰酸酯基预聚体,再接枝到淀粉纳米晶表面,制备了端基分子量可控的聚己内酯接枝淀粉纳米晶。分别用FTIR和1H NMR对所制备的聚己内酯接枝淀粉纳米晶进行表征,结果表明,有少量聚己内酯接枝到淀粉纳米晶表面。XRD结果表明,接枝了少量聚己内酯后的淀粉纳米晶的晶型和结晶度与未接枝的淀粉纳米晶基本一致。聚己内酯接枝淀粉纳米晶的熔融温度由115℃左右提高到122℃左右,并且温度范围变宽。浸润性实验表明,聚己内酯接枝淀粉纳米晶与水不浸润,其表面已具有疏水性。聚己内酯仅接枝在淀粉纳米晶的表面,改善了淀粉纳米晶表面的疏水性能和与聚酯类聚合物的界面相容性。聚己内酯接枝淀粉纳米晶有望用于可降解聚酯类高分子材料,如聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等,改善其力学性能和生物降解性能等。     

生物基超韧聚乳酸复合材料的制备与性能

采用来源于可再生资源的聚醚酰胺弹性体（PEBA）增韧聚乳酸（PLA）制备超韧聚乳酸（PLA/PEBA-GMA）复合材料.为了提高PEBA与PLA之间的相容性,选择极性单体甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）、共接枝单体乙烯基吡咯烷酮（NVP）及引发剂过氧化二异丙苯（DCP）对PEBA进行接枝改性制备PEBA-GMA.研究了接枝单体组分的用量（m/g）对PLA/PEBA-GMA复合材料性能的影响.研究发现,随着接枝单体组分用量的提高,复合材料的缺口冲击强度逐渐增大,当接枝单体组分GMA,NVP和DCP的用量分别为2.5,2.5和0.25 g时,复合材料的冲击强度高达88.6 kJ/m²,断裂伸长率为164.1%.研究表明,在熔融共混过程中,聚乳酸的端基（—OH和—COOH）与PEBA-GMA上环氧基团发生反应,有效改善两相间的界面相容性,随着接枝单体组分比例的提高,分散相PEBA-GMA的粒子尺寸逐渐减小且分布均匀.     

硅烷偶联剂改性纳米氧化锆及其表征

以甲苯为溶剂、硅烷偶联剂为改性剂对纳米氧化锆进行接枝改性。探究了改性剂硅烷偶联剂KH-570的体积百分含量、反应温度和反应时间对纳米氧化锆表面改性接枝效果的影响。采用扫描电镜、能谱分析、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、粒径分析等手段表征改性前后纳米氧化锆粉体。结果表明,当硅烷偶联剂KH-570的体积百分含量为10%,反应温度80℃,反应时间30min时,纳米氧化锆表面接枝改性效果最好。此时,硅烷偶联剂KH-570与纳米氧化锆之间形成了化学结合。