氧化石墨烯/笼型聚倍半硅氧烷星型嵌段共聚物复合质子交换膜的制备与性能

通过共混的方法制备了含笼型聚倍半硅氧烷(POSS)星型拓扑结构嵌段共聚物的氧化石墨烯(GO)/笼型聚倍半硅氧烷-(聚甲基丙烯酸甲酯-共聚-磺化聚苯乙烯)(POSS-(PMMA₂₆-b-SPS₁₅₆)₈)复合质子交换膜。通过研究复合质子交换膜的离子交换容量(IEC)、质子传导率、吸水率与溶胀率,考察了GO含量对复合质子交换膜性能的影响。研究发现:复合质子交换膜的离子交换容量随GO含量的增加而升高,吸水率和溶胀率随着GO加入而降低,在测定温度范围内复合质子交换膜均表现出较高的尺寸稳定性,GO的添加改善了纯聚合物膜在80℃失水导致传导率下降的问题,提高了质子交换膜的质子传导率,发现在相对湿度为100%、80℃时,GO含量为0.3wt%的复合质子交换膜的质子传导率约为纯聚合物膜的3.2倍。      

星型嵌段共聚物基连通离子相筹质子交换膜及其传导性能

以八官能度倍半硅氧烷(BCP-POSS)为引发剂,用两步原子转移自由基聚合(ATRP)合成了以聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚苯乙烯为臂的星型POSS-(PMMA-b-PS)8嵌段共聚物。用后磺化方法制备具有相同磺化度的磺化杂化高分子POSS-(PMMA-b-SPS)8,并用以制备了质子交换膜(PEM)。分析了在不同水合状态下两种PEM的传导率随着湿度的变化规律,发现在同样低水合状态下具有较长SPS链段的PEM其质子传导率较高;TGA分析结果表明,两种PEM都具有高温保水性能和高的初始热分解温度;用透射电子显微(TEM)和原子力显微镜(AFM)分析了不同嵌段比例PEM的微相结构,发现具有较长SPS链段的PEM有利于质子传导的两相连通的微相形貌;用低场核磁共振分析仪测定了自旋-自旋弛豫时间T2和不同共聚物低水合状态下链段分子运动特性,发现具有较长SPS链段的PEM有较狭长且连通性较好的微相分离形貌,显示出较高的质子自旋扩散系数,在低湿度环境下具有较高的质子传导率。     

嵌段型聚倍半硅氧烷-硅橡胶的制备及性能

通过缩合聚合反应使含有2个乙氧基的八苯基聚倍半硅氧烷(DOPO)与羟基封端的聚硅氧烷预聚物通过化学键合,得到POSS位于聚硅氧烷主链的POSS-聚硅氧烷嵌段共聚物,然后硫化得到POSS位于聚硅氧烷分子链的嵌段型POSS-硅橡胶。研究表明,通过化学共聚,POSS以纳米尺寸均匀分散于硅橡胶中并显著影响聚硅氧烷的分子运动,从而显著影响其粘弹性和力学性能。POSS的引入不仅提高了聚硅氧烷的零切黏度和模量,并使剪切变稀提前,而且使硅橡胶的玻璃化转变温度和储能模量均得到提高。值得注意的是,刚性POSS的引入可显著提高硅橡胶的热稳定性,POSS质量分数为5%时,硅橡胶的初始分解温度提高了73℃,最大分解温度提高了127℃,残余率从0.18%提高到18.26%。     

二步法合成乙烯基八聚笼型倍半硅氧烷

采用正硅酸乙酯和四甲基氢氧化铵为原材料,合成了八聚四甲基铵基笼型倍半硅氧烷;采用二甲基乙烯基氯硅烷对其进行乙烯基取代,得到含乙烯基的八聚笼型倍半硅氧烷。采用核磁共振硅谱29Si-NMR、红外光谱IR和凝胶渗透色谱GPC对其结构进行了分析。     

含咪唑聚离子液体的星型POSS嵌段共聚物基阴离子交换膜的制备与性能

以聚甲基丙烯酸甲酯嵌段聚乙烯基咪唑为臂,低聚倍半硅氧烷(POSS)为核的星型嵌段共聚物POSS-(PMMA-bPVIm)8为基膜材料,通过季铵化反应和离子交换过程对其进行改性,制备2种咪唑聚离子液体嵌段不同的阴离子交换膜,分别记作PMV-1、PMV-2,研究其吸水率、溶胀度、离子交换容量、力学性能、电导率及耐碱性。结果表明,膜在90℃时仍保持适当的吸水强度,2种膜的吸水率分别为18.09%和25.81%,厚度方向溶胀度分别为25.31%,35.45%;30℃时PMV-1、PMV-2的离子交换容量分别为2.38 meq/g,3.12 meq/g,力学性能良好;2种膜室温下均已具有良好的离子传输性能,90℃时电导率分别达44.02 m S/cm和255.0 m S/cm;耐碱性测试表明,含聚离子液体嵌段较短的膜PMV-1稳定性较好,60℃强碱溶液中浸泡120 h后电导率下降不超过30%。     

蝌蚪型POSS嵌段共聚物的合成及其质子交换膜的性能

以聚倍半硅氧烷(POSS)为引发剂,用原子转移自由基聚合方法(ATRP)合成聚甲基丙烯酸甲酯与聚苯乙烯嵌段共聚物(PMMA-b-PS)为臂的蝌蚪型POSS嵌段共聚物,并使用红外光谱、核磁共振及GPC等手段分析其结构。结果表明,合成的蝌蚪型POSS嵌段共聚物结构规整。以蝌蚪型POSS嵌段共聚物为基体制备质子交换膜,研究了离子交换容量、吸水率及溶胀率,质子传导率及热性能。结果表明,蝌蚪型POSS嵌段共聚物质子交换膜在高温具有较高的质子传导率、较高的初始热分解温度和耐高温性能。     

笼型倍半硅氧烷聚合物/骨胶复合地膜的制备及性能

首先以八乙烯基笼型倍半硅氧烷（POSS-Vi）和乙烯基类单体为原料,采用自由基聚合法制备含有环氧基、酯基和羧基的多支化POSS聚合物;红外分析（FT-IR）、X射线衍射分析（XRD）和透射电镜（TEM）结果表明,POSS在聚合物中保持完整的笼型结构,直径在90 nm左右。然后采用POSS聚合物改性骨胶,制备POSS聚合物/骨胶复合薄膜,通过FT-IR、XRD和扫描电镜（SEM）对其结构形貌进行表征,同时考察了其作为地膜的相关性能。结果表明,POSS聚合物的环氧基与骨胶氨基发生了开环反应,改变了骨胶的非晶态结构。与骨胶膜相比,当POSS聚合物质量分数为25%时,复合薄膜的断裂伸长率提升了83.4%,在可见光区域的透光率平均降低了19.5%,水蒸气透过率下降了17.3%。其对土壤不仅能够起到保墒保温作用,而且在自然土壤中埋藏60 d即可降解82.98%。     

两亲性嵌段共聚物共混改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备及性能研究

通过原子转移自由基聚合技术（Atom Transfer Radical Polymerization，ATRP）合成聚乙二醇单甲醚／聚甲基丙烯酸甲酯（MPEG-b-PMMA）两亲性嵌段共聚物，运用傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、核磁共振氢谱（^1H-NMR）及凝胶渗透色谱（GPC）对所合成的两亲性嵌段共聚物进行表征。然后，将所合成的MPEG-b-PMMA两亲性嵌段共聚物与聚偏氟乙烯（PVDF）进行溶液共混，通过浸没沉淀相转化法制备MPEG-b-PMMA／PVDF共混超滤膜。膜性能测试结果表明：与PVDF膜相比，MPEG-b-PMMA／PVDF共混膜的亲水性、抗污染性、纯水通量及BSA截留率等性能均得到明显提高．     

聚偏氟乙烯-磺化聚苯乙烯质子交换膜的制备与表征

采用热诱导溶液聚合和相转移技术,制备了新型聚偏氟乙烯-磺化聚苯乙烯(PVDF-SPS)质子交换膜。采用X射线衍射光电子能谱(XPS)、环境扫描电镜(ESEM)和红外光谱(FT-IR)对PVDF-SPS质子交换膜进行了表征,研究了质子膜的吸水率、质子传导率和甲醇渗透系数。结果表明,PVDF-SPS质子膜具有优良的亲水性能,较高的质子传导率和较低的甲醇渗透系数。PVDF-SPS质子交换膜在25℃的质子传导率和甲醇渗透系数分别为2.93×10-2S/cm和8.61×10-8cm2/s,其质子传导率与甲醇渗透系数比值为3.40×105S.s/cm3,超过Nafion-117膜的20倍。     

笼型倍半硅氧烷-聚乳酸星型聚合物的制备及表征

以缩水甘油、氨丙基三乙氧基硅烷为原料合成了多羟基笼状倍半硅氧烷(POSS-AH),并在微波辐射条件下以POSS-AH上的羟基引发左旋丙交酯(L-LA)开环聚合,在无机POSS核表面引入有机左旋聚乳酸(PLLA)链段。利用正交试验确定最佳反应条件为微波反应功率45w,反应时间45min,反应温度120℃,催化剂含量1.5wt%。在该反应条件下,通过控制POSS-AH与丙交酯的投料比可以控制接枝聚乳酸链段的长度,采用核磁氢谱对接枝前后笼状倍半硅氧烷的组成进行了表征。在此基础上通过偏光显微镜对POSS-PLLA的结晶形态进行观察,结果表明该杂化材料与PLLA共混后,在140℃等温结晶能够形成环带球晶。     

笼型八聚环己基倍半硅氧烷的合成及表征

以甲基异丁基甲酮和无水乙醇为混合溶剂,浓盐酸为催化剂,环己基三乙氧基硅烷水解缩聚高产率地合成了笼型八聚环己基倍半硅氧烷．讨论了影响反应的各个因素,得到了反应的最佳条件,当单体浓度为0．45mol／L,水和催化剂的用量与单体的摩尔比约为3左右时,反应具有较高的产率,且高温有利于八聚体的形成和缩短反应时间．合成化合物用元素分析、FTIR、^1H、^13C、^29Si NMR和MS进行了表征,证实其结构式为（c-C6H11）8Si8O12热性能分析结果表明该化合物具有较高的热稳定性．     

聚偏氟乙烯膜性能影响因素探讨

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种结晶性聚合物,玻璃化温度-39℃,结晶熔点约170℃,热分解温度在316℃以上,机械性能优良,具有良好的耐冲击性、耐磨性、耐候性和化学稳定性.在室温下PVDF不被酸、碱、强氧化剂和卤素所腐蚀,对脂肪烃、芳香烃、醇和醛等有机溶剂很稳定,在盐酸、硝酸、硫酸和稀、浓(40%)碱液中以及高达100℃温度下,其性能基本不变,并且耐γ-射线、紫外线辐射.由于PVDF具有上述优点,且能流延成性能较好的薄膜,所以美国Millipore公司在20世纪80年代中期首先用该聚合物开发出Durepore型微孔膜,并推向市场.近年来,国内科研人员对此聚合物成膜进行了深入研究.     

笼型聚倍半硅氧烷增韧3层聚酰亚胺薄膜的制备与性能

以3,3′,4,4′-联苯四酸二酐(BPDA)-对苯二胺(PDA)/4,4′-二苯醚二胺(ODA)型聚酰亚胺为芯层,将2,2′-双(4-(4-氨基苯氧基)苯基)丙烷(BAPP)-BPDA型聚酰胺酸涂覆于芯层的上、下表面并热亚胺化得到3层聚酰亚胺薄膜。为提高3层聚酰亚胺薄膜的韧性,将降冰片烯二酸酐-马来酰亚胺基七异丁基聚倍半硅氧烷交替共聚物(poly(MIPOSS-alt-NA))作为BPDA的共单体引入到上、下表层的热塑性聚酰亚胺中。结果表明,当poly(MIPOSS-alt-NA)的质量分数为6.0%时,3层聚酰亚胺薄膜的断裂伸长率从7.2%提高到14.5%,热膨胀系数则从27.0×10^-6 K^-1降低至23.6×10^-6 K^-1,与铜箔制备的柔性覆铜板剥离强度达到12.0 N/cm,针对拉伸断面电镜照片的变化对增韧机理进行了分析。     

聚偏氟乙烯膜的研究进展

探讨和介绍了聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜、超滤膜、共混膜和改性膜近来的研究情况，提出开发高性能的疏水性微孔膜和小孔径亲水性超滤膜，并解决亲水性PVDF膜的耐污染问题，成为PVDF膜的主要研究方向、     

聚偏氟乙烯/聚二甲基硅氧烷复合纳米纤维膜的渗透汽化脱盐性能研究

以静电纺丝聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜为多孔支撑层,在其上涂覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)为致密分离层,制备了PVDF/PDMS复合纳米纤维膜,并对复合膜的渗透汽化脱盐性能进行了研究。在涂覆操作前,使用堵孔剂聚乙二醇处理PVDF纳米纤维膜,以降低涂覆过程的孔渗问题,有效提高了复合膜对盐离子的截留能力。通过扫描电子显微镜、热重分析仪和红外光谱仪等手段表征了复合膜的微观形貌、热稳定性和表面官能团形式。结果表明:聚乙二醇浓度为12%(wt,质量分数,下同)为最佳处理条件。操作温度为25℃时,渗透汽化脱盐通量可达6.46L/(m~2·h),NaCl截留率为98.8%;升温至75℃,通量可达19.3L/(m2·h),NaCl截留率为95.6%。     

笼型倍半硅氧烷的合成与应用

笼型倍半硅氧烷(POSS)是一种新型有机硅杂化材料,在耐高温材料、阻燃材料以及高分子增强材料方面具有广阔的发展前景.主要介绍了苯基、氨基、环氧基和甲基等4种官能团取代笼型倍半硅氧烷的合成方法及影响因素、性能和应用前景.     

接枝法制备聚苯乙烯/笼型倍半硅氧烷复合材料

以工业级的3-氯丙基三氯硅烷和七聚(苯基)倍半硅氧烷三硅醇钠为原料,通过顶端封角法合成了含有一个3-氯丙基、七个苯基的单官能团POSS(3-氯丙基POSS),并以其作为聚苯乙烯的添加剂,采用化学接枝的方法制备POSS/PS复合材料.利用傅立叶转变红外光谱(FT-IR)、核磁共振(1H-NMR、29Si-NMR)和X-射...     

含聚氧乙烯嵌段的二元多嵌段共聚物的合成和性能

用甲苯二异氰酸酯将聚乙二醇及聚丙二醇或遥爪羟基聚苯乙烯偶联成多嵌段共聚物。研究了共聚条件及纯共聚物的表征。这两种共聚均具有良好的乳化性和一定的结晶度,与LiClO_4的络合物有颇高的室温导电率。第一种共聚物有一定的强度和弹性。     

聚偏氟乙烯中空纤维膜的脱氧性能

采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜对水中的溶解氧进行了脱氧研究,考察不同内径、壁厚、长度以及不同表面结构的PVDF中空纤维膜对脱氧效率的影响.结果表明,膜的内径、长度和膜的表面结构对脱氧效率的影响很大,内径越小,组件越长,脱氧效率越好,疏松的海绵状孔结构更利于脱氧.壁厚对中空纤维膜的脱氧效率影响不显著.结合中空纤维膜的力学性能,内凝固浴为70％N,N一二甲基乙酰胺(DMAc)水溶液,内径0.3 mm,壁厚0.15 mm的中空纤维膜,更适于脱氧.     

基于P_2O_5-SiO_2与磺化聚醚醚酮/聚偏氟乙烯合成的有机/无机复合质子交换膜

通过向磺化聚醚醚酮(SPEEK)和聚偏氟乙烯(PVDF)复合物中添加P_2O_5-SiO_2溶胶,成功合成了有机/无机复合质子交换膜。对比于SPEEK/PVDF复合膜,所制备的有机/无机复合质子交换膜不仅保持了较高的尺寸稳定性及力学性能,同时还进一步提升了其质子电导率和吸水率。在所制备的有机/无机复合膜中,40%(质量分数)P_2O_5-SiO_2的有机/无机复合膜质子电导率达到0.1883S/cm,其所组装的单电池的开路电压为0.996V,峰值功率密度达到490mW/cm2。