蝌蚪型POSS丙烯酸酯嵌段共聚物及其蜂窝状多孔膜的制备和性能

采用一锅逐步加料的原子转移自由基聚合方法(ATRP)制备了一种蝌蚪型多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)丙烯酸酯嵌段共聚物, 并用静态呼吸图法制备该共聚物蜂窝状结构的多孔膜, 研究成膜条件如溶剂种类、聚合物浓度、相对湿度等对聚合物多孔膜形貌的影响, 以及空气/硅片、空气/水和空气/冰3种成膜界面对膜形貌的影响。结果表明, 在空气/硅片界面上, 以三氯甲烷为溶剂, 环境相对湿度为80%, 浓度为20 mg·mL^-1时, 可形成圆形孔的多孔膜, 孔排列成六方形; 在相同的条件下在空气/水和空气/冰界面上均可制备出类似规整形貌的多孔结构, 但多孔膜的孔径、孔间距有很大的不同, 在空气/冰界面上的孔径更小、孔间距更窄。这种多孔膜具有良好的疏水性, 且其接触角随着孔径的减小而增大; 该多孔膜还具有良好的耐强酸强碱性和耐热性能。     

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。     

POSS嵌段共聚物改性环氧树脂

采用可逆加成-断裂转移聚合(RAFT)方法合成甲基丙烯酰氧丙基七异丁基笼形倍半硅氧烷(MAiBuPOSS)和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物甲基丙烯酸乙酯(HEPO)的嵌段共聚物PMAiBuPOSS-b-PHEPO(BCP),用于改性双酚A型环氧树脂。利用扫描电镜表征环氧树脂复合材料的断面形貌,发现PMAiBuPOSS-b-PHEPO嵌段共聚物可在环氧树脂中发生自组装,形成了以POSS嵌段为核、含磷嵌段为壳的核壳结构自组装体。动态力学分析、热重分析、差示扫描量热分析、垂直燃烧测试(UL-94)及极限氧指数(LOI)研究表明,PMAiBuPOSS-b-PHEPO嵌段共聚物中PHEPO链段增强了聚合物与环氧树脂的相容性,PMAiBuPOSS链段显著提高了环氧树脂的热稳定性和阻燃性能。当PMAiBuPOSS-b-PHEPO质量分数为5%时,环氧树脂复合材料LOI值为33.0%,UL-94燃烧等级为V-0级,且其力学性能也得到显著提升。     

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%。     

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。      

含笼型倍半硅氧烷星型嵌段共聚物/聚偏二氟乙烯复合质子交换膜的性能

通过共混的方法制备了含倍半硅氧烷(POSS)星型拓扑结构的嵌段共聚物POSS-(PMMA26-b-SPS156)8/聚偏二氟乙烯(PVDF)复合质子交换膜。通过研究复合膜的离子交换容量(IEC)、质子传导率、吸水率、溶胀率及其在低湿度下的自旋-自旋弛豫时间(T2),考察了PVDF含量对复合膜性能的影响。结果表明,随PVDF添加量的增加,质子交换膜的IEC、吸水率和溶胀率降低,在测定温度下复合膜尺寸稳定性提高;PVDF还可以提高共聚物膜在高温下的电导率,降低膜对湿度的依赖性;在湿度30%,温度80℃时,添加PVDF50%的复合膜比纯共聚物膜的质子传导率高约1个数量级;由复合质子交换膜结合水的状态差异剖析了复合膜在低湿度下质子传导率高的原因。     

多嵌段磺化聚醚砜质子交换膜材料的制备及性能研究

制备出一系列磺化度为44.6%、49.7%和54.4%的磺化-非磺化四嵌段聚芳醚砜材料,并将其用于直接甲醇燃料电池的质子交换膜.这种四嵌段聚芳醚砜薄膜具有互穿网络微观结构,亲-疏水相分离尺度较小.与具有类似结构的两嵌段聚芳醚砜相比,其质子传导相关性能更为优异.随温度和磺化度升高,所制备的质子交换膜的吸水率、甲醇透过率、离子交换容量和质子传导率均有所升高.当温度为90℃,磺化度为54.4%时,相应薄膜的质子传导率较高,为9.38mS/cm,且甲醇透过率依然较低,仅为3.80×10-8 L/m·s.     

嵌段共聚物PS-b-PtBA的ATRP法合成及其多孔膜的制备

以α-溴丙酸甲酯(MBrP)为引发剂,CuBr/五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)为催化体系,制备了出了窄分子量分布的聚苯乙烯。以PS-Br为大分子引发剂、CuBr/PMDETA为催化剂,合成两嵌段共聚物PS-b-PtBA,通过GPC、FTIR、1H-NMR、TGA进行表征。将水解后的两亲性嵌段共聚物PS-b-PAA利用呼吸图技术制备蜂窝状多孔膜。     

嵌段共聚物合成方法研究进展

综述了近年来聚烯烃嵌段共聚物多种合成方法,包括:活性聚合方法(阴离子、阳离子活性聚合,基团转移聚合,自由基活性聚合,配位活性聚合)、正离子聚合转化法、力化学方法、缩聚法和特殊引发剂法等。同时讨论了各种合成方法的优点及局限性,探讨了其在工业应用上的重要意义。     

聚脲-聚硅氧烷嵌段共聚物的合成及性能

本文以氨丙基端聚硅氧烷、MDI为主要原料,MDA、DDE、已二胺为扩链剂,在THF-DMF混合溶剂中实现了嵌段共聚合。产物为透明的热塑性弹性体,具有良好的成膜性能、力学性能和宽阔的弹性区(-120℃～+210℃)。通过红外光谱、大角X-衍射等初步研究了其结构特征。     

两亲性嵌段共聚物PLA-b-PDMAEMA的合成及性能研究

以2-苄基三硫代碳酸酯基乙醇为引发剂,在辛酸亚锡催化下引发丙交酯(LA)开环聚合,合成大分子链转移剂PLA macro-CTA,加入第二单体聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(DMAEMA),通过可逆-加成-断裂链转移(RAFT)自由基聚合,得到两亲性嵌段共聚物PLA-b-PDMAEMA。采用核磁共振光谱(1 HNMR和13 CNMR)、红外光谱(FT-IR)及凝胶色谱(GPC)对合成的共聚物化学结构进行表征,并通过接触角测试和热重分析(TGA)对其进行性能测试。结果表明成功合成了嵌段共聚物且分子量分布指数较窄;引入PDMAEMA链段后聚乳酸的热稳定性和亲水性得到提高。     

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。     

两亲性嵌段共聚物PEO-b-PSPMA的合成及其胶束光致变色性能的研究

以氯化亚铜(CuCI)/2′,2″,2″-三氨基三乙基胺(Me6TREN)为催化体系,氯苯为溶剂,а-溴代异丁酰溴封端的PEO(PEP-Br)为大分子引发剂,采用原子转移自由基聚合(ATRP)法合成了由聚氧化乙烯(PEO)和聚酯化羧基螺吡喃(PSPMA)组成的两亲性PEO-b-PSPMA嵌段共聚物,并将其在水相中配制成胶束.采用GPC、H-NMR、AFM、DLS及UV-Vis 等手段研究了嵌段共聚物及其胶束.结果表明:选择适当的反应物配比和反应时间能够合成分子量适中、窄分子量分布的PEO-b-PSPMA,而且其在水溶液自组装成的球形胶束具有可逆光致变色性能.     

部分氟化嵌段型阴离子交换膜的制备

以接枝α,α′-二溴对二甲苯的氟化芳香族链段作为大分子引发剂,在链的末端引发烯烃聚合,合成了三嵌段聚合物.然后在脂肪族链段接枝季铵型侧链进行功能化,制备出部分氟化的嵌段型阴离子交换膜.表征结果显示,由于嵌段间的亲疏水性差异,膜内形成明显的微相分离.其中,膜FPAE-PVBC-QA-20 (IEC=1.51 mmol/g)在80℃下离子电导率达到87.8 mS/cm;浸泡于80℃、2 mol/L NaOH溶液中500 h后仍保留74.5%的离子电导率,具有良好的耐碱性;单电池功率密度达到131.7 mW/cm~2.     

PEO-b-PS嵌段共聚物的合成与有序纳米膜的制备

以聚环氧乙烷-溴(PEO-Br)大分子引发剂引发苯乙烯(St)的原子转移自由基聚合(ATRP),制备了聚环氧乙烷-b-聚苯乙烯(PEO-b-PS).1H NMR分析表明嵌段共聚物中聚环氧乙烷嵌段和聚苯乙烯嵌段的数均分子量分别是5500和37000,PEO的质量分数为12.9％.考察了旋涂环境和溶剂熏蒸后处理方法对此嵌段共聚物薄膜形貌的影响,结果表明在PS的良溶剂和PEO的良溶剂共同存在下旋涂成膜,并经过两种良溶剂共同蒸汽的后处理,PEO-b-PS嵌段共聚物可以制得具有规则纳米圆柱图案的薄膜.     

嵌段共聚物偶联剂的合成及其胶束化行为

采用阴离子聚合反应合成了可作为纤维增强聚合物复合材料界面改性偶联剂的苯乙烯/丁二烯/乙烯基三乙氧基硅烷及苯乙烯/异戊二烯/乙烯基三乙氧基硅烷嵌段共聚物,通过傅立叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NM R)等分析手段对合成产物进行了表征,并采用透射电镜(TEM)、动态激光光散射(DLLS)等技术研究了嵌段共聚物在溶剂中的组装行为。结果表明,反应合成了预定结构的嵌段共聚物偶联剂,该共聚物在选择性溶剂中能形成以可溶性链段为壳、难溶性链段为核的胶束结构,胶束的粒径与共聚物分子链及各嵌段的长度有关。     

含聚氧乙烯链段的嵌段共聚物和接枝共聚物的合成及性能

综述了由聚氧乙烯链段与聚二烯烃、聚异丁烯、聚乙烯基吡啶、聚丙烯腈、聚丙烯酰胺或聚丙烯酸链段组成的各种嵌段共聚物及接枝共聚物的合成,并对其各种性能,包括两亲性质、络合碱金属离子性及微观相分离等进行了总结。     

丙烯酸酯三嵌段共聚物改性环氧树脂及其性能

通过原子转移自由基聚合(ATRP)法合成了硬-软-硬结构的ABA型嵌段共聚物(PMG-PBA-PMG)。采用核磁共振波谱仪、凝胶渗透色谱仪、傅里叶变换红外光谱仪分析确定了嵌段共聚物分子的结构及成分。利用嵌段共聚物改性环氧树脂,研究其热性能、流变学性能、力学性能、微观形貌、相容性及增韧机制。结果表明,丙烯酸酯三嵌段共聚物用量为10 phr时,共混体系的综合性能达到最佳,确定体系固化工艺为150℃×1 h+180℃×3 h;缺口冲击强度可达7.34 k J/m2,弯曲强度118 MPa,断裂伸长率4.8%,拉伸强度为80 MPa,弹性模量为2931 MPa;共混体系保持较宽的温度加工窗口,可作为复合材料预浸料树脂基体;此外,扫描电镜断面出现大量的锯齿,可有效阻碍裂纹的扩展并吸收大量的断裂能,从而提高环氧树脂的韧性。