聚氨酯离子凝胶传感器的制备及性能

以聚氨酯为聚合物网络、离子液体（1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺,EMIM:DCA）为导电介质,通过共混后干燥成膜的方式制备了具有不同EMIM:DCA含量的导电离子凝胶。采用万能试验机、电化学工作站和差示扫描量热仪对离子凝胶进行了表征。结果表明,随着EMIM:DCA含量的增加,离子凝胶的力学性能下降,离子电导率上升。其中EMIM:DCA质量分数为30%的离子凝胶(WPU/IL-30)的综合性能最佳,拉伸强度为0.85 MPa,断裂伸长率为264%,离子电导率为0.5 mS/cm,并且具有出色的抗冻性能(Tg=-27.6℃)。利用便携式传感测试仪研究了离子凝胶的应变传感性能,结果表明,WPU/IL-30传感器能够规律且稳定地将人体的运动状态转换为电信号传输到手机终端,且各项性能不会受到储存时间和环境温度的影响。此外,传感器在经过200次50%的循环拉伸后,传感性能依旧保持稳定,具有良好的耐疲劳性。     

化学交联型凝胶聚合物电解质的制备研究进展

综述了以不同聚合物为基体的化学交联型凝胶聚合物电解质的主要制备方法和性能,并叙述了变联结构在电解质中的作用.     

纤维素离子凝胶的制备及性能

开发高性能的导电凝胶已经成为推动柔性电子设备进一步发展的基石。以天然纤维素为凝胶骨架,以离子液体为导电介质,通过加热溶解-冷却凝胶化过程可以制备高性能的绿色离子液体-纤维素复合凝胶(CGel)。复合凝胶中的纤维素基体呈现三维网络结构,并包含大量的孔洞,可以有效吸附和储存离子液体,实现离子液体在纤维素基体中的均匀分布。纤维素离子复合凝胶具有较高的模量(G′>G″)、优异的透明度(88%)、良好的电学性能(2.2 mS/cm)及柔韧性。进一步通过高温加热-冷却凝胶化过程能够实现纤维素离子凝胶体系的再循环生产过程。纤维素离子凝胶展现了对水分子的高度敏感性,其电导率正比于工作湿度,有望应用于环境湿度及人体皮肤状况的高效监督检测。      

导电聚合物离子凝胶制备与电化学驱动性能研究

基于导电聚合物的电化学驱动器具有低工作电压、制备简单、易操控及低成本的优势,在软体机器人领域具有广阔的应用前景。目前多采用添加具有高电化学活性材料的方法提高其驱动性能,但纯导电聚合物电化学驱动器的驱动应变仍小于1%。通过添加剂调控导电聚合物的微观结构,获得了一种具有高导电性(1500S/cm)、高拉伸率(47%)的导电聚合物离子凝胶,其最大驱动应变达到1.4%,优于已经报道的导电聚合物电化学驱动器。这一结果表明,导电聚合物电极的微观结构对于电化学驱动器驱动性能具有重要作用,为后续研究提供了有益的借鉴。     

利用离子液体制备无机气凝胶的研究进展

气凝胶具有三维纳米多孔网络结构,独特的结构使它具有低密度、高比表面积和高孔隙率等性质以及低热导率、低介电常数和低声传播速率等性能,在隔热、介电、隔声、催化、吸附等领域具有广阔的应用前景。然而,溶剂-凝胶法作为目前制备气凝胶最成熟、应用最广的技术,需要使用大量的有机溶剂,严苛而危险的超临界干燥工艺进一步推高了成本,限制了气凝胶的大规模工业化生产和应用,因此,降低成本和在常压干燥条件下制备高比表面积的块状气凝胶是气凝胶产业急需解决的问题。离子液体被称为21世纪的绿色溶剂,具有低蒸气压、低表面张力、高催化性和高溶解性等特殊性质。离子液体与气凝胶材料的发展几乎同步,但直到2000年两种材料才产生交集。离子液体作为模板剂具有微观结构导向作用,使纳米孔结构均一化,其不挥发性和低表面张力保证了老化和常压干燥过程中纳米孔结构不会因毛细管力而坍塌破坏,另外其催化作用可以缩短凝胶时间。因此,离子液体为常压干燥合成气凝胶提供了新的工艺路线。目前,有关借助离子液体制备SiO_2气凝胶、TiO_2气凝胶、SiO_2-TiO_2复合气凝胶、炭气凝胶等无机气凝胶的探索均已展开,其中制备SiO_2气凝胶的研究最多,涉及工艺、微观结构、掺杂和应用等方面。通过常压干燥可获得比表面积高达677m2/g的块状气凝胶,通过选用不同的离子液体还可以控制纳米孔的微观形貌,所得SiO_2气凝胶产物在电化学、生物、吸附等领域有较高的应用潜力。利用离子液体替代有机溶剂可以使得到的TiO_2气凝胶不经煅烧即含有锐钛矿相,通过金属原子Ag、Fe、Ge等掺杂改性,可进一步提高锐钛矿相的结晶度,提升其光催化性能。利用离子液体制得的SiO_2-TiO_2复合气凝胶具有一定强度和良好的光催化活性。此外,除在传统的溶胶-凝胶法中用作模板剂或催化剂外,离子液体还可作为新型的炭源用于制备炭气凝胶,即通过熔盐法高温炭化裂解离子液体"自上而下"直接制备。这种方法可以制备杂原子在原子水平上均匀分布的功能化炭气凝胶,无需制备有机气凝胶前驱物,极大缩短制备周期,并且炭气凝胶产物的比表面积相对更高,得到了科研界的广泛关注。本文介绍了离子液体在气凝胶材料合成过程中的作用原理,归纳了借助离子液体制备前述几种重要的无机气凝胶的国际研究状况。     

P(MMA-AN)的合成及其凝胶电解质的制备与性能

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯腈(AN)为单体,自由基引发聚合合成了聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈)[P(MMA-AN)]无规共聚物。采用红外光谱分析及元素分析法对共聚物的结构进行了表征。然后以此P(MMA-AN)无规共聚物为基体制备共聚物含量分别为30%、40%、50%(质量分数)的凝胶聚合物电解质(GPE)。采用交流阻抗法对其电性能进行表征。结果发现当MMA与AN投料比为1:3且共聚物在凝胶聚合物电解质中质量分数为30%时,GPE体系电导率达到最大值。     

PAN-POSS接枝共聚物改性聚环氧乙烷/离子液体凝胶电解质的制备及性能

采用自由基聚合法成功合成了聚丙烯腈与笼型倍半硅氧烷的接枝共聚物(PAN-POSS),并将其引入聚环氧乙烷(PEO)/1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([EMIM][TFSI])/双三氟甲磺酰亚胺锂(LiTFSI)体系,通过溶剂挥发法制备具有自支撑性的凝胶电解质(GPEs)。采用差示扫描量热分析、热分析、拉伸测试和电化学性能测试等进行表征,研究了PAN-POSS含量对PEO基电解质结晶性能、力学性能、热稳定性和电化学性能的影响。结果表明,在PEO/[EMIM][TFSI]/LiTFSI凝胶电解质体系中,随PAN-POSS含量增加,PEO的结晶度逐渐降低,当质量分数为9%时,结晶度从初始的25.7%降至11.6%。此时,GPEs的室温离子电导率为2.87×10~(-4) S/cm,在0.1 C充电速率下,电池的容量达到130 mAh/g。PAN-POSS的添加提高了GPEs的热稳定性,热降解温度可达到380.6℃,力学性能略有下降,但是仍然达到3.3 MPa,具有良好的自支撑特性。     

聚醋酸乙烯酯(PVAc)/聚离子液体(PILs)半互穿聚合物网络膜的制备及气体分离性能

利用紫外光固化法,制备了聚醋酸乙烯酯(PVAc)/聚离子液体(PILs)半互穿聚合物网络膜,用于CO2/N2的分离,并对其化学结构、形貌及热稳定性进行了表征.结果表明,加入PILs后,半互穿膜的热稳定性增加,并且PILs与PVAc的相容性较好,随着PILs含量的增加,PVAc/PILs半互穿膜的CO2和N2渗透系数和溶解度系数均提高,渗透选择性先增后减,当PILs含量为50%时达到最大值64.20.     

咪唑类离子液体中聚(N-异丙基丙烯酰胺)凝胶的体积相变行为

通过热引发的方法制备了聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)水凝胶,对PNIPAM水凝胶进行真空冷冻干燥与溶剂置换后得到PNIPAM离子液体凝胶.通过扫描电镜(SEM)及温敏平衡体积溶胀实验分别表征了PNIPAM凝胶的微观结构和PNIPAM凝胶在真空干燥前后的离子液体中体积相变行为.SEM结果表明,真空冷冻干燥后的P...     

纤维素/海藻酸钠/明胶复合水凝胶的制备与性能

纤维素作为一种来源丰富的天然高分子材料,具有优异的生物相容性和可降解性,但其难溶特性限制了其应用。文中采用离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物(AmimCl)溶解纤维素(Cel),海藻酸钠(SA)与明胶(Gel)混合水溶液作为凝固浴进行纤维素再生,进一步通过浸泡氯化钙(CaCl₂)溶液交联海藻酸钠,制备了一种透明、高强度的复合水凝胶。分别探究了纤维素浓度(3%,4%,5%,6%,7%和8%)及不同的海藻酸钠/明胶质量比(0:10,2:8,4:6,6:4,8:2和10:0)对水凝胶性能的影响。利用傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、紫外可见分光光度计和万能材料试验机对水凝胶进行了表征。结果表明,水凝胶中各组分之间的氢键作用及海藻酸钠与Ca²⁺之间的离子相互作用赋予水凝胶优异的力学性能,相比于纯水作为凝固浴制备的再生纤维素水凝胶,强度提高了26.36%。随着纤维素浓度的增加,水凝胶的结晶度和网络结构的致密性增加,水凝胶的力学性能显著提升。此外,海藻酸钠/明胶的比例也对水凝胶的力学性能有显著影响,当海藻酸钠与明胶质量比为6:4时,水...     

聚离子液体/三聚氰胺碳基材料的制备及电化学性能

将三聚氰胺和聚[3-氰甲基-1-乙烯基咪唑双(三氟甲磺酰基)酰亚胺]（PCMVImTf2N）以不同质量比原位复合作为前驱体,经高温煅烧制备得到多孔碳基催化剂。研究结果表明：当三聚氰胺与聚离子液体PCMVImTf2N的质量比为1:7时,制得的NC-7在0.5 mol/L硫酸（H2SO4）电解液中显示出最佳的电催化析氢能力;在电流密度为10 mA/cm2时,其过电位为117 mV,对应的Tafel斜率为46 mV/dec,性能优于众多无金属电催化剂。     

高韧性PET/PBT合金的制备及性能

甲基丙烯酸环氧丙酯接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-GMA)用于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)共混物的增韧改性,同时考察了PET、PBT组成变化对共混体系性能的影响。结果表明,加入15%~20%(质量分数,下同)的POE-g-GMA共混体系发生脆韧转变,冲击强度最高可达890 J/m,实现超韧;基体的剪切屈服和橡胶粒子的空洞化是增韧PET/PBT共混物主要形变机理。     

聚丙撑碳酸酯/聚苯乙烯复合材料的制备与性能

利用熔融共混的方法制备了聚丙撑碳酸酯/聚苯乙烯(PPC/PS)复合材料,并通过万能试验机、差示扫描量热分析仪(DSC)、热重分析仪(TG)以及扫描电子显微镜(SEM)分别研究了复合材料的力学性能、热性能及微观形态.结果表明,PS的引入提高了复合材料的拉伸强度和拉伸模量及热稳定性,对体系中两相的玻璃化转变温度也有一定的影响.因此,通过简单的熔融共混的方法制备PPC/PS复合材料,可达到对PPC增强改性的目的,且大大降低了PPC的应用成本,对PPC的工业化应用提供了一条新的途径.     

磺化聚苯醚/聚醚酰亚胺共混质子交换膜的制备与性能

以磺化聚苯醚(SPPO)和聚醚酰亚胺(PEI)为原料,采用溶液共混法制备了SPPO/PEI共混质子交换膜,并经扫描电镜(SEM)、热重分析、拉伸测试等对膜的结构和性能进行了表征。结果表明,共混膜较纯SPPO膜具有更高的热稳定性、力学性能和尺寸稳定性;SPPO与PEI之间的强烈氢键相互作用使两组分之间并未发生明显的相分离。PEI的引入虽使得共混膜的质子传导率有所下降,但对于PEI含量在40%以下的共混膜,其质子传导率仍维持在约10-2S/cm的数量级水平,能满足质子交换膜的要求。     

形状记忆聚乳酸/乙烯-乙烯醇共聚物的制备及性能

以辛酸亚锡(Sn(Oct)2)作为催化剂,采用熔融共混法制备了不同反应时间的聚乳酸(PLA)和乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)的共混物,通过扫描电镜、核磁共振、差示扫描量热、热重分析、动态力学分析、力学测试等研究了在不同反应时间下,Sn(Oct)2对PLA/EVOH共混物的结构和性能的影响。结果表明,Sn(Oct)2能促使PLA和EVOH之间发生酯交换反应,形成的共混物具有形状记忆效应,且随反应时间延长,反应程度逐渐增加,共混物逐渐失去结晶能力,材料的热稳定性降低;同时PLA和EVOH的相容性得到改善;另外共混物的形状记忆效应随反应程度增加而不断提高,形变回复率最高达100%。     

磺化聚芳醚酮砜/PVA复合质子交换膜的制备与性能

为了进一步提高质子交换膜在中高温时的质子导电率,文中以高磺化度的磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS)和聚乙烯醇(PVA)为原料,通过溶液共混法制备了PVA不同含量的磺化聚芳醚酮砜/PVA复合膜。通过对复合膜的性能测试发现,PVA的引入提高了膜的热稳定性、吸水率和保水能力。而且SPAEKS/PVA复合膜的质子传导率高于SPAEKS膜,在80℃时,复合膜的质子传导率都在0.07 S/cm以上,能够满足中高温质子交换膜燃料电池的使用要求。     

熔融缩聚合成聚乳酸-聚乙二醇共聚物及其性能研究

采用羧基封端乳酸预聚物与聚乙二醇熔融缩聚合成了聚乳酸-聚乙二醇共聚物,并用GPC、FTIR、1H-NMR等方法表征了预聚物与共聚物,结果表明,预聚物的羧基封端率高于95%,预聚物的相对分子质量可由投料比(物质的量比)控制.热分析结果表明,共聚物中聚乳酸链段呈无规分布,而聚乙二醇链段能够形成结晶微区.力学性能测试结果表明,共聚物的断裂伸长率达371%,有望在聚乳酸韧性改性方面得到应用.     

全降解聚甲基乙撑碳酸酯/埃洛石纳米管复合材料的制备与性能

通过熔融共混的方法制备了聚甲基乙撑碳酸酯/埃洛石纳米管(PPC/HNTs)复合材料,并利用万能试验机、差示扫描量热分析仪(DSC)、热重分析仪(TG)及扫描电子显微镜(SEM)分别研究了复合材料的力学性能、热性能及微观形态。结果表明,HNTs的加入显著提高了材料的拉伸强度和拉伸模量,但是降低了材料的断裂伸长率和热稳定性,HNTs的用量对材料的玻璃化温度影响不大,不同用量的HNTs以纳米尺度均匀分散在PPC基体中。     

聚左旋乳酸/聚丁二酸丁二醇酯共混物的结构与性能

通过熔融共混制备出一系列不同组成比的聚左旋乳酸(PLLA)/聚丁二酸丁二醇酯(PBS)/醋酸锌(Zn(OAc)2)样品,通过扫描电子显微镜、动态力学性能分析仪、差示扫描量热仪及力学性能测试等,研究了不同PBS及Zn(OAc)2含量对PLLA/PBS共混物的形态结构、结晶性能和力学性能的影响。结果表明,PLLA和PBS属于非相容体系,Zn(OAc)2的加入能降低PBS相区的尺寸,提高PLLA/PBS体系的相容性,且质量分数为0.05%时增容效果最佳;PBS的加入可有效提高PLLA的结晶速率和结晶度;随着PBS含量的增加,共混物的断裂伸长率和冲击韧性与纯PLLA相比显著提高,共混物的断裂伸长率均在300%以上;当PLLA/PBS/Zn(OAc)2质量比为80/20/0.05时,共混物的综合性能最优。     

以二异氰酸酯为增容剂的聚甲基乙撑碳酸酯/聚乳酸共混材料的制备与性能

在聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)/聚乳酸(PLA)共混体系中加入2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)作为增容剂,通过熔融共混的方法使TDI与PFC及PLA的端羟基反应形成扩链产物,制备了一系列共混物.共混物的DSC曲线及扫描电镜图表明,形成的扩链产物使该二元共混体系相容性得到明显改善,共混材料的力学性能和热性能都得到显著提高....