复合增塑体系对聚乙烯醇加工性能的影响

为实现聚乙烯醇(PVA)的熔融加工成型,将不同聚合度的2种PVA共混,并分别加入甘油/增塑剂1或甘油/增塑剂2复合增塑剂。X射线衍射仪、差示扫描量热仪及热失重分析仪等测试结果表明,复合增塑体系的加入使PVA的结晶度降低,熔点从225℃降低到206℃,热分解温度基本不变,PVA热塑性加工有望得到实现。     

聚乙烯醇/明胶共混物的制备及性能

通过添加明胶(GEL)来提高聚乙烯醇(PVA)的热稳定性及改善其加工性能。采用热重分析仪、差示扫描量热仪、X射线衍射仪、万能试验机、紫外可见分光光度计分别对PVA/GEL共混物的热失重率、熔点、结晶性、力学性能以及透光性进行表征。结果表明:添加少量的明胶可以显著提高PVA的热分解温度,抑制了PVA的第一步降解,降低PVA的熔融温度。当添加15%的明胶时,PVA的热分解温度由237℃提高至323℃,增加了86℃,使PVA具有较高的热稳定性,而PVA的加工窗口则拓宽了104℃。随着明胶含量的增加,PVA/GEL共混材料的拉伸强度和断裂伸长率都有所降低,但共混材料仍保持较好的力学性能和透光性。     

酰胺功能化咪唑型离子液体的合成、性能及应用

合成了一系列含有酰胺片断结构的咪唑型离子液体,总收率达到51.8%~74.0%。用1HNMR、FTIR、元素分析、DSC、TG、黏度、溶解性和电化学等表征手段,对其结构组成和物理性质进行了全面的表征。结果表明:这些酰胺功能化咪唑型离子液体具有热稳定性高(在295.2℃以下不分解)、电化学窗口宽(4.0~4.2 V)、凝固点低(最低可达-76.5℃)等特点,并在极性溶剂中具有良好的溶解性。探讨了3-(N,N-二乙基氨甲酰基甲基)-1-甲基咪唑四氟硼酸盐(3 a)离子液体在缩醛(酮)化反应中的应用,获得了比传统离子液体1-正己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(HeM ImBF4)更优的反应结果,转化率相对提高2%~17%。     

纳米TiO2增强阴离子导电膜中碱性离子液体稳定性

以N-甲基吡咯为原料,通过两步法合成碱性甲基吡咯烷离子液体([DMPy]OH)。通过物理掺杂方式在聚乙烯醇(PVA)膜基质中引入碱性离子液体[DMPy]OH和纳米二氧化钛(Nano-TiO_2),然后引入戊二醛(GA)交联PVA,制得PVA-[DMPy][OH]-TiO_2复合膜。借助X射线衍射(XRD)和Mapping(元素分析)测试证实了Nano-TiO_2和[DMPy]OH间自组装作用的存在。对复合膜的机械性能、热稳定性能、电导率、耐碱性等指标进行了测试。结果表明,该系列复合膜形貌平整、均一;当离子液体质量分数为25%、Nano-TiO_2质量分数为1%、80℃时,PVA-[DMPy][OH]-TiO_2复合膜的电导率(σ)为2.78×10-3 S/cm,室温下水中浸渍12 h后,离子液体流失率为23.2%;与未添加Nano-TiO_2的PVA-[DMPy][OH]膜相比,80℃时电导率提高了19.3%,室温下离子液体流失率降幅约34.3%;室温下,3 mol/L KOH水溶液中耐碱性测试120 h后,电导率和初始值相比并无明显变化,具有优异的耐碱稳定性。热稳定性测试结果表明,该膜分解温度高于200℃,具有良好的热稳定性。     

离子液体提取皂角刺白桦脂酸衍生物的研究

考察离子液体溴化-1-乙基-3-甲基咪唑([emim]Br)作为提取溶剂对中草药中白桦脂酸衍生物的提取特性,并找到最佳提取条件。以中草药皂角刺为原料,以离子液体溴化-1-乙基-3-甲基咪唑为提取溶剂,选取提取温度、提取时间和液固比3个因素,进行正交试验,考察提取得率,并与乙醇回流提取方式作对比,找到离子液体提取最佳条件。结果表明:乙醇回流提取对目标成分的提取得率为0.050%,离子液体溴化-1-乙基-3-甲基咪唑在不同条件下对目标成分的提取得率为0.079%—0.107%。在室温(25℃)、液固比30∶1、提取时间2 h的条件下离子液体对目标成分的提取得率为0.105%。离子液体溴化-1-乙基-3-甲基咪唑对中草药皂角刺中白桦脂酸衍生物的提取得率明显高于乙醇回流提取方式的提取得率,最佳提取条件为室温(25℃)、液固比30∶1,提取时间2h。     

醚基复合氯铝酸离子液体催化异丁烷烷基化

制备了4种醚基离子液体(1-甲氧基乙基-3-甲基咪唑氯盐[MOEMIM]Cl、1-甲氧基乙基-3-甲基咪唑溴盐[MOEMIM]Br、N,N,N-三甲基-N-甲氧基乙基溴化铵[N_(111,1O_2)]Br和N,N,N-三乙基-N-甲氧基乙基溴化铵[N_(222,1O_2)]Br),作为三乙胺盐酸盐氯铝酸离子液体的助剂催化异丁烷烷基化反应,考察了4种醚基离子液体及其添加量对氯铝酸离子液体催化烷基化的影响.结果表明,在反应温度25℃、进料速率500 mL/h、酸烃体积比20:60、添加6%(w)[MOEMIM]Cl的条件下,C8选择性由47.7%提高至63.6%,辛烷值(RON)由83.5提高至93.2.优化后的醚基复合氯铝酸离子液体催化剂至少循环20次活性不降低,显示了较好的催化性能.醚基离子液体助剂对烷基化性能的提高可归功于提高异丁烷溶解度、抑制酸度降低和提高界面性能.     

1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[Emim]BF_4离子液体的制备和表征

以N-甲基咪唑、溴乙烷和四氟硼酸钠为原料,按照两步法制备了离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Emim]BF4),考察了反应时间、温度、溶剂等对中间体[Emim]Br以及离子液体[Emim]BF4产率的影响,结果表明,反应物N-甲基咪唑与溴乙烷的摩尔比1∶1.5,温度70℃,反应8 h,中间体产率为87.4%;中间体中加入等摩尔NaBF4,25℃下反应10 h,离子液体产率为91.1%。     

咪唑型离子液体对聚氨酯硬泡阻燃性能的影响研究

研究了咪唑型离子液体阻燃硬质聚氨酯泡沫的可能性,分析了离子液体的种类、用量对硬质聚氨酯泡沫氧指数、水平燃烧速度、热分解性能的影响。结果表明,咪唑型离子液体对硬质聚氨酯泡沫有很好的阻燃效果,与1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF4)相比,1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM]PF6)的阻燃效果较好,氧指数随着离子液体的添加量增加而增加,当添加[BMIM]PF6质量分数为25%(相对组合聚醚)时,阻燃效果最好,可使氧指数达到24.2,水平燃烧速度降低,具有很好的自熄性。通过热分析可以看出,添加[BMIM]PF6离子液体后可以提高热分解温度,分解残留物增加,放热量大大减小,可有效抑制硬质聚氨酯泡沬的分解,提高其热稳定性。     

咪唑类离子液体在纤维素酶降解纤维素体系中的作用

以1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯([Emim]DEP)、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸([Emim]Ac)为研究对象, 考察两种离子液体(IL)对酶法降解纤维素过程的影响。采用超声辅助离子液体溶解纤维素, [Emim]DEP和[Emim]Ac分别使纤维素的结晶度降为53.6%和62.3%。在纤维素酶降解再生纤维素的过程中, 当IL的加入量小于2.0%时, 对酶解过程起促进作用, 其中加入量为0.5%时, 促进作用最强, 酶解率分别提高了11.4%和17.5%。在最优条件下(加入0.5%IL), 测量纤维素酶系中各个酶的酶活, 结果表明离子液体对β-葡萄糖苷酶起到了明显的促进作用, 分别使该酶酶活提高了120%和87%。离子液体降低了纤维二糖对葡聚糖外切酶的抑制作用, 提高了酶解效率。     

二甲基亚砜对聚乙烯醇/聚己内酯复合共混物性能影响

通过熔融挤出、吹塑的加工方法制备聚乙烯醇/聚己内酯(PVA/PCL)复合材料,探究二甲基亚砜(DMSO)作为增塑剂对PVA/PCL加工性能的影响。通过熔体流动性测试、热重分析、差示扫描量热分析、流变性能分析、力学性能测试等对复合材料进行性能评估。结果表明:DMSO能够改善PVA/PCL复合材料的性能,DMSO加入量为10%时,复合材料表现出较好的材料可加工性,复合材料熔体流动速率可达2.2 g/10min,热稳定性较好,PVA热分解温度提高至301.6℃,结晶度降低至4.5%,韧性提高,最大断裂伸长率可达876.8%。     

Preparation and Application of Nano-composite Poly(vinyl alcohol) Gel Electrolyte in Electrochemical Capacitor

A nano-composite polymer gel electrolyte was prepared using titanium oxide nanowire, poly(vinyl alcohol) (PVA), lithium salt and organic solvent N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). The obtained electrolyte has the potential for application in electrochemical capacitor, the PVA in it is in an amorphous state. The ionic conductivities of electrolytes increased after addition of the nanowire, and the electrolyte with 3%(w) of nanowire exhibited the highest ionic conductivity of 3.2 mS/cm at 20℃, as measured by electrochemical impedance spectroscopy. The temperature dependence of the conductivity was found to be in agreement with the Arrhenius equation. Functioning as separator and electrolyte, this nano-composite PVA gel electrolyte was used to assemble the electrochemical capacitor with active carbon film as electrodes. The compositing of nanowire may extend the life of electrochemical capacitors as they keep more than 90% of their capacitance after 5000 cycles of charging and discharging.     

高熔点多元醇增塑聚乙烯醇的制备与性能

以高熔点多元醇季戊四醇(TMM)为主增塑剂、辅以相容剂和润滑剂形成复配增塑剂,对聚乙烯醇(PVA)进行增塑改性,以增大温度加工窗口,提高其热稳定性,实现改性PVA的熔融加工成型。采用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、熔体指数仪测试了改性PVA的热性能和流动性能;采用扫描X射线衍射(XRD)、电子显微镜(SEM)对其结晶结构与形貌进行了测试与观察;然后进行了力学性能测试。结果表明,高熔点多元醇增塑剂用于增塑PVA,具备降低PVA的熔点,提高分解温度,增加流动性,使改性PVA具有良好的熔融加工性能,可用于注塑与挤出加工,制品具备良好的力学性能。     

聚乙烯醇缩甲醛/二氧化硅复合泡沫材料的制备及热性能研究

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,采用溶胶凝胶法,对聚乙烯醇缩甲醛（PVF）泡沫材料进行改性,制备了PVF/二氧化硅复合泡沫材料,探讨了TEOS用量对材料性能的影响,采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热失重分析法（TG）对材料进行了分析。结果表明,二氧化硅含量为15 %时,材料的初始热分解温度为322.5 ℃,比改性前提高了约94 ℃,TEOS的加入明显改善了PVF泡沫材料的拉伸强度和耐热性。     

SO3H-功能化季铵盐离子液体催化酯交换制备生物柴油

采用两步合成法制备了4种SO3H-功能化季铵盐离子液体,红外与核磁共振光谱表征结果表明,其结构符合理论结构特点. 热稳定性分析表明,其分解温度都在200℃以上,均可作为制备生物柴油的催化剂. 将这4种离子液体用于催化制备生物柴油,其催化活性主要与其阴离子的结构有关,[n-But3N(CH2)3SO3H][CH3SO3]的催化活性最好. 甲醇:三油酸甘油酯摩尔比为12:1、催化剂用量7%(w)、在65℃下反应24 h时,油酸甲酯产率最高(89.65%). 催化剂重复使用性能良好.     

聚乙烯醇热塑改性研究进展

聚乙烯醇具有良好的使用性能和环境友好性能,是公认的绿色可降解材料。但聚乙烯醇分子结构高度规整,分子内和分子间存在强氢键作用,导致其熔点和热分解温度相近,热加工窗口窄,难以热塑加工成型,应用领域受限。本文以聚乙烯醇成品前后两个阶段为重点,系统介绍了近些年聚乙烯醇热塑改性的方法。文中指出,聚乙烯醇成品前期改性为共聚改性（改性单体为乙烯类单体、丙烯酸酯类单体和其他单体）以及调控聚合度、醇解度。而聚乙烯醇成品后期改性分为增塑改性（包括水及水复配增塑体系、多元醇类增塑体系、离子类物质增塑体系和多元酚类增塑体系）以及后反应改性。文中阐述了热塑改性原理,包括成品前期改性中聚乙烯醇空间位阻和空间规整度的变化,增塑改性中分子链间次价键力的相互作用以及后反应改性中聚乙烯醇网络状结构的形成。此外,对不同热塑改性路线优缺点进行了对比分析,详细介绍了不同改性物质与热加工性能之间的关系,为选择合适的方法制备热塑性聚乙烯醇提供一定的借鉴和参考。基于现有聚乙烯醇热塑改性方法及效果,提出了共聚改性和后反应改性将是聚乙烯醇未来发展的主要方向,以赋予其更加稳定的热加工性能,拓宽应用领域。     

PMMA-[BMIM]PF_6-非质子溶剂复合型凝胶电解质的制备和性能

采用烯类单体MMA在离子液体[BMIM]PF6和PC、DMC等形成的混合溶液中聚合,合成一系列PMMA-[BMIM]PF6-非质子溶剂复合型凝胶电解质,并对其性能进行了研究。结果表明,当m([BMIM]PF6)∶m(PC)=45∶55时,凝胶电解质PMMA-PC-[BMIM]PF6的室温电导率值为3.44×10-3S/cm,当m([BMIM]PF6)∶m(DMC-PC)=35∶65时,PMMA-LiPF6-(PC-DMC)-[BMIM]PF6的室温电导率值为10.05×10-3S/cm,并随温度升高而增加,变化规律符合VTF方程。凝胶电解质热分解温度都在250℃以上,在80℃时热失重小于0.97%。锂离子的迁移数约为0.3。电化学窗口高达5.1V。     

聚乙烯醇/二氧化硅互穿网络膜的研究

采用溶胶凝胶法制备了聚乙烯醇/二氧化硅有机/无机互穿网络结构。扫描电子显微镜(SEM)观察到样品表面光滑,均匀;原子力显微镜(AFM)观察到样品中无机相与有机相呈互穿网络结构,且随无机物的增多两相分布更均匀;元素分析结果为纯PVA中w(O)为38%,随着无机物的增多w(O)逐渐降低为24.9%,是硅羟基与醇羟基之间脱去水,两相之间进行交联的结果;29SiNMR表明随无机物的增多,化学位移Q3的强度有所降低而化学位移Q4值却略有上升,说明硅羟基含量逐渐减少,两相交联程度逐渐增大,与元素分析结果相印证;热重曲线(TG)表明,无机物的加入使PVA的热降解温度由400℃提高到420℃,进一步证明两相之间已形成网状结构。     

壳聚糖/聚乙烯醇共混膜的氢键和相容性

采用溶液共混法制备了不同配比的壳聚糖/聚乙烯醇共混膜,通过变温FTIR、TG、DTA、DSC及XRD等对共混膜的结构、氢键相互作用、热行为和结晶性等进行研究。实验结果表明,共混膜中壳聚糖与聚乙烯醇间存在强烈的氢键相互作用。氢键的存在使壳聚糖的热稳定性提高,聚乙烯醇结晶性下降,促进壳聚糖与聚乙烯醇相容。当壳聚糖/聚乙烯醇共混膜的质量比分别为10/0、7/3、5/5、3/7和0/10时,共混膜的初始分解温度分别为244 ℃、257 ℃、260 ℃、262 ℃和285 ℃。聚乙烯醇熔融温度从193 ℃下降到173 ℃,玻璃化转变温度从74.2 ℃上升至80 ℃,结晶度Xc从3.57%下降到1.97%。     

Preparation and characterization of gel polymer electrolyte based on PVA-K2CO3

ABSTRACT

In this study, electrolyte materials were synthesized by mixing a highly conducting salt (K₂CO₃) with the poly(vinyl alcohol) (PVA) in different proportions (from 10 to 50 wt.%). The synthesized electrolyte was characterized using Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, field-emission scanning electron microscopy (FESEM), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and linear sweep voltammetry (LSV) for their functional groups, morphology, thermal stability, glass transition temperature (T_g ), ionic conductivity, and potential window, respectively. Characterization results show that the complex formation between PVA and K₂CO₃ salt has been established by FTIR spectroscopic study, which indicates the detailed interaction between PVA and the salts in PVA-K₂CO₃ composites while the amorphous nature of the electrolyte after incorporation of the salts has been confirmed by FESEM analysis. Similarly, TGA and DSC analysis revealed that both decomposition temperature and T_g of the synthesized electrolytes decrease with the addition of K₂CO₃ due to the strong plasticizing effect of the salt. The results confirm that the electrolytes have sufficient thermal stability for supercapacitor operation, as well as an amorphous phase to effectively deliver high ionic conductivity. The highest ionic conductivity of 4.53 × 10^?3 S cm^?1 at 373 K and potential window of 2.7 V was exhibited by PK30 (30 wt.% K₂CO₃), which can be considered as high value for solid-state electrolytes which are superior to those electrolytes from PVA salts earlier reported. The results similarly show that the prepared electrolyte is temperature-dependent as conductivity increase with increase in temperature. Based on these properties, it can be imply that the PVA-K₂CO₃ gel polymer electrolyte (GPE) could be a promising electrolyte candidate for EDLC applications. The results indicate that the PVA-K₂CO₃ as a new electrolyte material has great potential in practical applications of portable energy-storage devices.     

PVA/TPU共混材料热塑加工性能及相容性的研究

采用热塑加工方法制备了聚乙烯醇/热塑性聚氨酯(PVA/TPU)共混材料,系统研究了共混材料的热塑加工性能、相容性及力学性能。结果表明:TPU的引入对共混材料的熔点影响不大,但其与PVA间的氢键作用可屏蔽PVA的羟基,较大幅度地提高了PVA初始热分解温度,获得更宽的热塑加工窗口;引入适量的TPU还可降低共混材料的熔体黏度,改善材料的热塑加工性能,另外,还可获得良好的材料相容性;随着TPU用量的增加,共混材料的拉伸强度先增后降,并在TPU用量为50 phr时达到最大值。