聚合物基微纳米复合材料的制备及微型注塑加工研究

微型高分子功能器件具有独特优点,发展迅速,应用广泛,是当今科学技术的重要前沿,迫切需要发展高性能多功能聚合物基微纳米复合材料,实现其微型注塑加工。介绍了近年来作者课题组在聚合物基微纳米复合材料制备及其微型注塑加工方面的研究进展:通过有机/无机杂化、固相剪切碾磨、纳米复合、分子复合及熔融共混技术等制备适合于微成型加工的高性能多功能聚合物基微纳米复合材料,如尼龙11/钛酸钡压电复合材料、聚乙烯醇/羟基磷灰石生物医用纳米复合材料、聚氨酯/碳纳米管导电复合材料等。解决了微纳米填料难分散、复合体系难加工的难题,实现了聚合物基微纳米功能复合材料的微型注塑加工,研究了其流变行为和充填行为,调控和优化了微型制品的结构与性能,为制备高性能多功能的聚合物微型器件提供了新材料、新技术和新理论。     

热致相分离法制备的聚苯醚微孔膜及其形态

选择聚苯醚作为锂离子电池用耐高温隔离膜制备膜材料,以环己醇为溶剂,采用热致相分离法(TIPS)制备聚苯醚微孔膜。绘制了聚苯醚/环己醇体系的热力学相图,并研究了聚合物含量、冷却速度、结晶粗化时间等对最终微孔膜形态的影响。聚苯醚/环己醇体系冷却时存在液-液相分离区域,偏晶点约为57.5%。微孔大小随着聚合物含量与冷却速率的增大而变小。对聚苯硫醚进行了充分的晶体粗化,将产生大量大颗粒球晶,蜂窝状微孔减少。研究表明,选择合适的成膜条件及配方,可以制备具有蜂窝状微孔且孔径均匀、孔径范围为0.1μm～1μm的聚苯醚微孔膜,可适用于锂离子电池隔离膜。     

宁波材料所在聚结破乳油水分离膜方面取得进展

正日益严重的含油废水问题给生态系统和人类可持续发展带来巨大挑战,加剧了全球性的水资源短缺.膜分离技术具有分离装置简单、易于操作运行、分离效率高、成本低、应用范围广等优点,在含油废水处理中受到了广泛关注.聚合物微孔膜(如聚偏氟乙烯PVDF)具有易加工成型、微孔结构可控、化学及物理稳定性好等优点,在膜分离材料领域占据主流地位.非溶剂诱导相分离是制备PVDF微孔膜的主要手段之一.主要通过相分离的热力学及动力学因素对聚合物膜的微孔结构进行调控,该过程是一个典型的物理过程,不涉及膜的表界面功能调控.然而,微孔膜的表界面功能如表界面浸润性及抗污染性能等对于分离性能具有重要影响.     

静电纺纳米纤维材料在膜分离领域的应用研究进展

近年来,由静电纺丝技术制备的纳米纤维多孔膜,因具有纤维纤度细、表面积大、孔隙率高等形态特点,以及兼具良好的机械强度、低密度和易功能化而在过滤基膜分离领域的应用研究倍受各国研究者的关注。现有的高分子材质微滤膜多采用溶液相转化法,然而用该方法所制备的微滤膜孔隙率较低,并且所形成的微孔部分为闭孔结构;而静电纺纳米纤维多孔膜的孔隙率高且为相互贯通的开孔结构,能够显著改善流通性,是非常好的微孔滤膜。综述了近几年来纳米纤维作为过滤材质以及过滤用支撑材质在膜分离技术领域的研究成果,主要从纳米纤维微孔滤膜以及纳米纤维基复合滤膜用于水净化及脱盐淡化等几个方面进行概述,并对纳米纤维基滤膜的应用研究前景进行了展望。     

超支化聚合物在分离膜中的应用研究

超支化聚合物由于具有特殊的高度支化的三维结构和大量末端官能团,而成为高分子材料领域的研究热点。目前,超支化聚合物已广泛应用于催化剂、纳米金属粒子制备,涂料、共混改性、药物缓释、聚电解质、水处理等多个领域。其中,超支化聚合物在分离膜方面的应用引起了人们极大的关注和兴趣。主要介绍了超支化聚合物在超滤膜改性、纳滤膜制备以及气体分离膜和离子交换膜等分离膜中的实际应用状况,并对该领域今后的研究方向进行了展望。     

超临界二氧化碳制备聚合物微孔材料研究进展

超临界二氧化碳具有传质系数高、黏度低、安全易得等优点,在制备聚合物微孔材料的应用方面受到广泛关注.与传统的相转化制膜技术相比,它具有将相分离与干燥结合且不破坏结构、溶剂容易回收利用、微孔结构方便调控、环境友好等优点.文章主要综述了超临界二氧化碳作为物理发泡剂和作为溶剂/非溶剂在聚合物微孔材料制备中的研究进展.     

聚合物分离膜材料的制备与结构调控

聚合物膜是膜分离过程的核心基础材料,在解决水资源、能源、环境、健康等领域的重大问题中发挥着不可替代的作用。传统的聚合物膜材料存在孔径分布宽、通量小、易污染等共性难题,难以实现低能耗下的高效分离。近年来,本研究小组从膜材料的微结构设计出发,致力于探寻实现膜材料高性能化与多功能化的新思路和新原理,建立和发展了一系列膜材料制备与改性的新方法,优化了聚合物膜材料的孔径/孔径分布、亲/疏水性、荷电特征等结构特征,显著提升了膜材料的通量、分离精度和抗污染能力。从膜材料的制备与改性两个方面入手,介绍了近年来聚合物膜材料制备与结构调控方面的研究进展,为分离膜材料的研究提供参考。     

热致相分离法制备聚合物微孔膜的研究进展

分别从S-L相分离和L-L相分离两方面简述了热致相分离法制备聚合物微孔膜的成膜过程.从聚合物分子量、聚合物浓度、稀释剂与聚合物的相互作用、稀释剂的流动性及结晶、冷却速度及冷却方式、萃取剂的种类及萃取剂的抽提方式、成核剂几方面总结TIPS法制膜的研究进展,并从膜材料、膜结构以及制膜方法三方面阐述热致相分离法制膜的发展趋势.     

聚合物梯度材料的构筑及性能研究

聚合物梯度材料是成分或结构在某一维或多维方向上连续或准连续变化的具有复合功能的聚合物基材料。其梯度结构赋予了材料独特的优势,如：可调控成分的空间分布、可避免界面应力和兼容多种性能等。聚合物梯度材料连续变化的性能可满足多种使用需求,在航空航天、生物医药、电子信息、机械工程等领域都有广泛的应用。本文根据梯度的变化维度将其分为一维、二维和三维聚合物梯度材料,分别介绍了三种材料的制备方法、性能优势及应用领域。一维聚合物梯度纤维的梯度折射率提高了光纤传输的速度和距离,有助于光通信领域的发展。二维聚合物梯度材料主要分为涂层和薄膜材料,可通过表面修饰和场梯度的方法制备梯度结构,得到的梯度表面可提供一种高通量的平台来研究和优化材料与生物之间的相互作用。三维聚合物梯度材料包括聚合物梯度交联网络材料、聚合物梯度填充复合材料和聚合物梯度结晶材料,梯度结构可提高其力学性能、改善应力集中,拓展了聚合物在机械工程和生物医用领域的应用。最后,对聚合物梯度材料的制备、表征及应用等方面存在的挑战做出展望。     

热致相分离法制备聚合物微孔膜的研究进展

热致相分离（TIPS）是制备聚合物微孔膜的重要方法,自发明以来一直是膜技术研究领域的热点。近年来,随着人们对其研究的深入,针对其原有的缺点进行了改进。主要体现在：（1）将TIPS与其它制膜方法（例如非溶剂致相分离法、拉伸法、超临界二氧化碳法）相结合,进行制备方法的改进;（2）通过使用亲水本体材料或添加两亲共聚物,在制膜同时实现膜的亲水改性;（3）材料由结晶聚合物拓展到无定型聚合物,扩大了TIPS制膜的选材范围。就以上方面,综述了当前TIPS制备聚合物微孔膜研究领域的新进展。     

蔗糖基聚合物的研究进展

以蔗糖为原料可以制备安全无毒、可生物降解、高吸收性凝胶聚合物,聚合的途径目前有化学法和酶法,这些材料可用于普通的水吸收剂、水净化辅助剂和生物医学材料,还可作为植物生长调节剂、果蔬常温保鲜剂应用于农业生产。本文综述了近十年国内外蔗糖基聚合物的研究进展及其应用前景,并对蔗糖基聚合物的结构特点、制备方法作了较为详细的论述。     

聚丙烯微孔膜的表面工程

聚丙烯微孔膜的表面工程研究主要涉及:强调膜表面性质的膜过程开发、膜表面修饰与功能化方法的建立和优化、膜表面结构的表征及其与膜分离性能的关联,旨在深化对聚丙烯微孔膜材料表面特性的认识,进而拓展其应用范围.基于聚丙烯微孔膜表面的疏水性,首先简要介绍了气-液两相膜接触器传质行为的理论研究,随后重点总结了聚丙烯微孔膜表面亲水化与抗污染性能研究、表面仿生修饰与生物功能分离膜构建等方面的研究进展.     

生物基聚乳酸微孔膜的制备及透析性能

通过浸没沉淀相转化法制备生物基聚乳酸(PLLA)微孔膜,并考察溶剂种类和致孔剂种类及致孔剂分子量对微孔膜结构和性能的影响.分别考察N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和1,4-二氧六环(DO)作为溶剂对PLLA膜微孔结构的影响,研究用聚乙二醇(PEG6000)和聚乙烯基吡咯烷酮(PVP-K30)作为致孔剂对PLLA膜微孔结构、平均孔径、水通量及接触角的影响;不同分子量的致孔剂PEG(600、6000、10000)对PLLA膜微孔结构、平均孔径及水通量的影响.通过扫描电镜照片发现,NMP和DMAc作为溶剂可得到指状孔,而DO作为溶剂得到胞状孔,PEG和PVP-K30作为致孔剂均可促进PLLA膜大孔的形成,PVP-K30可使PLLA膜表面更为多孔,不同分子量的PEG作为致孔剂会同时影响PLLA膜的孔径和皮层厚度.通过对制备的PLLA微孔膜的水通量及尿素、溶菌酶和牛血清蛋白的透过性能分析表明聚乳酸膜具有较好的溶质选择透过性,有望成为具有良好生物相容性和透析性能的新一代血液透析膜材料.     

聚合物在生物传感器中的应用研究进展

综述了近年来高分子材料在生物传感器的应用研究进展，介绍了高分子复合物，水凝胶，溶胶－凝胶，改性聚合物，电生聚合物，氧化还原聚合物，离子交换聚合物和具有特殊结构的聚合物在酶和电子媒介体固定化方面的应用以及由其制备的生物传感器的性能，对应用于生物传感器的高分子材料的分类，制备方法和原理及其特性进行了深入的探讨，并指出了目前其存在的主要问题及解决方法，对高分子材料在生物传感器中的应用前景予以展望。     

经济型高性能离子膜研究进展

简要介绍了经济型高性能离子导电聚合物的结构及合成,通过共混掺杂提高离子膜性能,并将制备的高性能离子膜应用到质子交换膜燃料电池、全钒液流电池、聚合物锂离子电池、电渗析器均相离子膜、离子膜基-空调节能全热交换膜方面的研究进展.     

微孔材料的研究进展

微孔材料因其特有的微观结构而具有特殊的性能,在很多领域都有应用或应用前景.综述了微孔材料的特殊性能和其在多领域的应用,以及微孔分子筛、微孔膜、微孔泡沫、微孔陶瓷、微孔淀粉泡沫等常见微孔材料的性能和制备方法,并介绍了微孔材料的常见分类方法.     

基于相分离制备高分子微孔材料的新探索

对制备聚合物微孔膜的相分离法进行了评述.简介了课题组几种基于相分离制备聚合物微孔材料的新探索,包括热致相分离,冷冻诱导相分离,聚合致相分离,基板诱导共混聚合物的有规相分离.     

用于食品包装的新型壳聚糖基薄膜

近年来,由于以石油为基础的非生物降解包装材料所造成的严重环境问题,生物聚合物包装膜的研究取得了长足的发展。壳聚糖是继纤维素之后最丰富的生物聚合物之一。壳聚糖基材料因其生物相容性、生物降解性、抗菌性、易成膜性等生物物理特性在各个领域得到了广泛的应用。制备了不同的壳聚糖基薄膜,并将其应用于食品包装领域。有关壳聚糖基膜的综述主要集中在抗菌食品包装膜方面。随着纳米技术和聚合物科学的进步,许多方法,例如直接铸造、涂层、浸渍、逐层组装和挤压,被用来制备具有多种功能的壳聚糖基薄膜。壳聚糖基膜作为抗菌膜、阻隔膜和传感膜的新兴食品包装应用取得了巨大的发展。本文综述了近年来壳聚糖基薄膜在食品包装领域的制备及应用进展。     

热致相分离法制备聚偏氟乙烯微孔膜的研究

热致相分离法是一种制备聚合物微孔材料的有效方法.介绍了聚合物初始浓度、稀释剂、降温速率、成核剂、萃取剂等因素对热致相分离法制备聚偏氟乙烯(PVDF)微孔材料的影响,并对热致相分离法制备聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜的最新研究进展进行了介绍.     

天然高分子材料壳聚糖的研究应用进展

壳聚糖是一种天然生物高分子聚合物，是甲壳素脱乙酰基的产物。本文主要从应用的角度论述了壳聚糖的制备、结构和性质，综述了壳聚糖在功能膜材料、医药、农业和日用化学等方面的应用前景以及近年来的研究开发动向。