碳点/聚苯胺复合物的模板法制备与电化学性能研究

通过原子转移-自由基聚合反应(ATRP)合成了一种两亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-聚丙烯酸(PS-b-PAA),通过核磁共振氢谱(~1H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)表征两亲性嵌段共聚物的结构。以嵌段共聚物PS-b-PAA为模板制备了具有均匀形貌的聚苯胺(PANI)和碳点/聚苯胺(CDs/PANI)复合颗粒。通过傅里叶变换红外(FTIR)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)表征聚合物结构。透射电镜(TEM)、马尔文粒度分析仪确定导电聚合物颗粒的形貌及尺寸分布。结果表明,制得了平均直径为264 nm的PANI纳米棒和平均粒径为350 nm的类五边形不规则CDs/PANI颗粒。通过循环伏安、计时电位、交流阻抗等电化学手段表征了材料的电容性能。认为材料具有较理想的赝电容行为和充放电能力,当电流密度为1 A/g时PANI和CDs/PANI的首次放电比容量分别达到626 F/g、1 320 F/g。     

单电子转移-蜕化链转移活性自由基细乳液聚合制备PS-b-PBA-b-PS共聚物

以碘仿为引发剂、连二亚硫酸钠/碳酸氢钠为催化体系、十二烷基硫酸钠/十六烷为乳化体系,通过单电子转移-蜕化链转移(SET-DT)活性自由基细乳液聚合合成碘端基化聚丙烯酸丁酯(I-PBA-I),进而以其为大分子引发剂引发苯乙烯聚合,制备聚苯乙烯-b-聚丙烯酸丁酯-b-聚苯乙烯(PS-b-PBA-b-PS)三嵌段共聚物,并进行共聚物结构和性能表征。发现两个阶段的SET-DT细乳液聚合均具有大的反应速率,碘仿引发剂用量少,可获得高分子量PBA和PS-b-PBA-b-PS共聚物。PS-b-PBA-b-PS共聚物具有微相分离和热塑性弹性体特征,PS质量分数为50%的嵌段共聚物的拉伸强度达9.8 MPa,断裂伸长率为660%。     

两亲性嵌段聚合物-铕杂化纳米球的结构与荧光性能

主要研究了稀土铕离子配合物中两亲性嵌段共聚物和小分子配体对铕离子荧光性能的影响。通过可控/"活性"自由基聚合方法中的可逆加成-断裂转移(RAFT)法合成一系列具有不同链段长度的两亲性嵌段共聚物:聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚丙烯酸(PMMA-b-PAA)。在适当的溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,以稀土铕离子作为诱导中心,邻菲罗啉(phen)作为小分子配体协同反应,诱导聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚丙烯酸(PMMA-b-PAA)进行自组装。成功制备了尺寸可控并具有优良荧光性能的球形纳米胶束,调整球形胶束的尺寸可以应用于有机物太阳能电池等光伏领域。     

含氟丙烯酸酯嵌段共聚物的迁移行为及表面性能研究

利用原子转移自由基聚合(ATRP)法合成结构明确且含氟量相同的两种嵌段共聚物:甲基丙烯酸丁酯-b-甲基丙烯酸六氟丁酯(PBMA-b-PHFBMA)和甲基丙烯酸丁酯-b-甲基丙烯酸十二氟庚酯嵌段共聚物(PBMA-b-PDFHMA)。利用表面红外光谱和原子力显微镜研究了两种含氟嵌段聚合物以及它们加入到聚丙烯酸酯树脂中的迁移行为和表面性能。结果表明:对于含氟量相同的嵌段共聚物,具有较长含氟侧基的共聚物PBMA-b-PDFHMA比PBMA-b-PHFBMA的表面含氟量更高,表面自由能更低,且含氟侧链在薄膜表面呈针状垂直分布。含氟嵌段共聚物加入到聚丙烯酸酯树脂中后,混合树脂表面自由能降低明显,体现出明显的迁移行为;含氟嵌段共聚物的加入量在5%(wt)以上时,混合树脂的表面自由能趋于不变。在相同加入量情况下,具有较长含氟侧基的共聚物PBMA-b-PDFHMA比PBMA-b-PHFBMA降低表面自由能的作用更明显。     

基于偏氯乙烯嵌段共聚物的多级多孔炭的制备

采用可逆加成-断裂链转移（RAFT）活性自由基聚合制备了聚苯乙烯-b-聚偏氯乙烯-b-聚苯乙烯嵌段共聚物（PS-b-PVDC-b-PS）,以此嵌段共聚物为碳前驱体,直接碳化制备微孔-中孔复合多级多孔炭。采用凝胶渗透色谱仪和核磁共振仪表征了嵌段共聚物结构,表明通过RAFT聚合可制得分子量较高（M_n^GPC >6000 g·mol^-1）和分子量分布较窄（PDI<1.5）的PS-b-PVDC-b-PS。采用热重分析表征嵌段共聚物热解特性,采用扫描电镜、N₂吸脱附表征多孔炭形貌和孔隙结构。结果表明嵌段共聚物同时具有PVDC和PS链段的热失重峰,PS链段可完全热解而具有形成中孔的模板作用,PVDC链段热降解形成含微孔的炭骨架,最终形成兼有微孔和中孔的多级多孔炭;随着PS嵌段含量的增加,嵌段共聚物的成炭率逐渐降低,孔隙尺寸逐渐增大;当PS/PVDC聚合度比为4.3时,多孔炭的比表面积、中孔率和平均孔径达到最大,分别为839 m²·g^-1、54%和2.02 nm。     

单电子转移-蜕化链转移活性自由基细乳液聚合制备PS-b-PBA-b-PS共聚物

以碘仿为引发剂、连二亚硫酸钠/碳酸氢钠为催化体系、十二烷基硫酸钠/十六烷为乳化体系,通过单电子转移-蜕化链转移（SET-DT）活性自由基细乳液聚合合成碘端基化聚丙烯酸丁酯（I-PBA-I）,进而以其为大分子引发剂引发苯乙烯聚合,制备聚苯乙烯-b-聚丙烯酸丁酯-b-聚苯乙烯（PS-b-PBA-b-PS）三嵌段共聚物,并进行共聚物结构和性能表征。发现两个阶段的SET-DT细乳液聚合均具有大的反应速率,碘仿引发剂用量少,可获得高分子量PBA和PS-b-PBA-b-PS共聚物。PS-b-PBA-b-PS共聚物具有微相分离和热塑性弹性体特征,PS质量分数为50%的嵌段共聚物的拉伸强度达9.8 MPa,断裂伸长率为660%。     

嵌段共聚物偶联剂对玻璃纤维增强不饱和聚酯的界面改性作用

采用原子转移自由基聚合(ATRP)方法合成的聚苯乙烯-b-聚丙烯酸丁酯-b-聚γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(PS-b-PnBA-b-PMPS)嵌段共聚物偶联剂处理玻璃纤维,研究了共聚物偶联剂对玻璃纤维增强不饱和聚酯力学性能的影响.结果表明:嵌段共聚物偶联剂能有效改善复合材料的强度、模量及韧性,适当增大共聚物中聚苯乙烯嵌段的链长,有利于复合材料的弯曲强度和弯曲模量的提高;复合材料的冲击强度则随着PnBA嵌段链长的增长而提高,但过长的PnBA链长会导致弯曲强度及模量的下降.当PnBA聚合度为50时,可获得强度、模量及韧性均较高的复合材料.     

嵌段共聚物为模板合成纳米结构导电聚合物材料研究进展

简述了以嵌段共聚物为模板合成纳米结构导电聚合物材料的国内外发展状况。近年来,纳米结构导电聚合物材料作为极具研究价值的新型功能材料而成为了材料科学的研究热点。以嵌段共聚物为模板则是制备此类材料最有前途的方法之一。本文详细地总结并归纳了通过该方法制备形貌规整的纳米级导电聚合物材料的成形机理、实验方法及其影响因素等。最后总结了纳米结构导电聚合物材料相关研究中存在的诸多问题,并简要指出以嵌段共聚物为模板有助于提高导电高聚物的形貌及尺寸的可控性,进而有助于改善导电高聚物的溶解性、加工性能、电导率等各项性能,也将有利于拓宽导电高聚物在纳米科技领域中的应用前景。     

PE-b-PEO嵌段共聚物的合成及其芳烃/烷烃渗透汽化分离性能

采用阴离子聚合方法合成了具有不同环氧乙烷聚合度的聚丁二烯-b-聚环氧乙烷嵌段共聚物(PB-b-PEO嵌段共聚物),然后催化加氢得到聚乙烯-b-聚环氧乙烷嵌段共聚物(PE-b-PEO嵌段共聚物),使用凝胶渗透色谱仪(GPC)、核磁共振氢谱(1H-NMR)对共聚物进行了分析,结果表明所得聚合物具有预定的结构。通过熔融压片的方法制备PE-b-PEO嵌段共聚物均质膜,考察了PE-b-PEO嵌段共聚物分子链中聚环氧乙烷的聚合度对渗透汽化分离性能的影响。     

两亲性聚(γ-苄基-L-谷氨酸酯)-b-聚丙烯酸的合成

以聚(γ-苄基-L-谷氨酸酯)为原料制备聚肽型溴代异丁酰化聚(γ-苄基-L-谷氨酸)大分子引发剂,通过引发丙烯酸叔丁酯的原子转移自由基聚合,然后水解制备了两亲性聚(γ-苄基-L-谷氨酸酯)-b-聚丙烯酸。用核磁共振和凝胶渗透色谱法对该嵌段共聚物的结构进行了表征,并用透射电子显微镜研究了嵌段共聚物在氯化钠水溶液中的聚集状态。结果表明,聚丙烯酸链段的引入,使聚合物在氯化钠水溶液中形成囊泡状胶束。     

RAFT发剂的制备及PCL-b-PEG嵌段共聚物的合成和自组装

首先制备含有双官能团的引发剂2-(苄基硫烷基硫羰基硫烷基)乙醇(BSTSE),而后以BSTSE为引发剂,分两步合成了聚己内酯-b-聚丙烯酸酯聚乙二醇羧基(PCL-b-PEG),并进行自组装。利用核磁共振波谱仪氢谱(~1H-NMR)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、ZS-90激光粒度仪(DLS)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)等仪器对产物进行结构和形貌分析。结果表明:本研究合成的BSTSE引发剂纯度为83.3%,形成胶束性能最好的PCL-b-PEG嵌段共聚物的嵌段比为25∶45。DLS、SEM和TEM测试表明其形成的胶束粒径分布均一,尺寸在100 nm左右。     

聚乳酸/聚氧乙烯-聚氧丙烯醚嵌段共聚物共混体系的性能

采用熔融共混制备聚氧乙烯–聚氧丙烯醚嵌段共聚物增塑聚乳酸,研究聚氧乙烯–聚氧丙烯醚嵌段共聚物用量对聚乳酸/聚氧乙烯–聚氧丙烯醚嵌段共聚物共混体系流变性能、力学性能、热性能和微观结构的影响。当添加聚氧乙烯–聚氧丙烯醚嵌段共聚物的质量分数为20%时,聚乳酸/聚氧乙烯–聚氧丙烯醚嵌段共聚物共混体系的熔体流动速率为15.6g/(10min),比未增塑时提高约9倍,断裂伸长率为341.86%,撕裂强度为23.7N/cm,拉伸强度为44.5MPa,玻璃化转变温度从纯聚乳酸的60.1℃降到26.9℃。随着聚氧乙烯–聚氧丙烯醚嵌段共聚物用量的增加,共混体系的拉伸强度先下降后升高,断裂伸长率呈上升趋势,撕裂强度先下降后上升最后渐趋于稳定,聚乳酸链段的活动能力增强,增塑效果明显。扫描电子显微镜分析表明,当聚氧乙烯–聚氧丙烯醚嵌段共聚物质量分数≥12%时,共混体系脆冷断面的褶皱、粗糙度和裂纹明显增加,吸收能量能力增强,表现为断裂伸长率和撕裂强度提高。     

聚(偏氯乙烯-co-丙烯酸甲酯)-b-聚丙烯酸丁酯共聚物的合成和相态结构

采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)活性自由基乳液聚合法制备聚(偏氯乙烯-co-丙烯酸甲酯)-b-聚丙烯酸丁酯共聚物(P(VDC-co-MA)-b-PBA),并研究了不同组成嵌段共聚物的相态结构和热失重特征。发现以端基为2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-异丁酸的聚丙烯酸-b-聚苯乙烯共聚物为大分子RAFT试剂和乳化剂,并加十六烷助乳化剂,可得到稳定的P(VDC-co-MA)共聚物和P(VDC-co-MA)-b-PBA共聚物乳液;随着大分子RAFT试剂浓度减小,共聚物的数均分子量增加,聚合具有可控特性。P(VDC-co-MA)-b-PBA共聚物溶液成膜和胶乳热成型膜均具有微相分离特征,随P(VDC-co-MA)/PBA摩尔比由11/1增加到2.2/1再到1/1,共聚物呈现从PBA粒状分散、PBA线条状分散、双连续分布的变化,并在热失重过程中出现分别对应于P(VDC-co-MA)共聚物和PBA的热失重温度区间。     

PEO-PPO-PEO嵌段共聚物在水溶液中的自组装行为及其应用

聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO)嵌段共聚物是一类重要的非离子表面活性剂,在选择性溶剂中可以自组装成多种形貌的介观结构。对PEO-PPO-PEO嵌段共聚物在水溶液中自组装行为进行了综述,介绍了其自组装行为的实验研究技术;阐明了嵌段共聚物构型、分子量、温度、浓度、添加剂等因素对PEO-PPO-PEO嵌段共聚物聚集行为的调控和作用机理;介绍了嵌段共聚物自组装特性的热力学模型、分子模拟及计算机预报等研究方法和研究进展;重点介绍了PEO-PPO-PEO嵌段共聚物在介孔材料制备、药物载体、生物大分子分离、嵌段共聚物修饰等方面的应用。     

PEO-b-PS两亲性嵌段共聚物的合成与表征

以PEO-Br为大分子引发剂,CuBr/2-2’-联吡啶为催化体系,采用原子转移自由基聚合(ATRP)方法制得了一系列分子量可控且分子量分布窄的两亲性嵌段共聚物,通过1H-NMR、GPC、DSC等测试手段对其进行了表征,研究结果表明嵌段共聚物随着聚氧乙烯含量的降低,结晶度(Xc)、结晶熔融温度(Tm)、结晶温度(Tc)降低;当共聚物中聚氧乙烯的含量降为45%时,嵌段共聚物已无结晶现象。     

水热法磷掺杂介孔碳的制备与表征

以磷酸为磷源,三嵌段共聚物F127为软模板,通过简单的低温水热法制备了磷掺杂介孔碳(PMCs)。通过透射电镜、能谱仪等多种测试方法以研究磷掺杂对介孔碳形貌结构的影响,利用电化学工作站研究对性能的影响。结果表明,所制备的复合材料PMC-4的比表面积为645.95 m²/g,平均孔径为4.0 nm。电化学测试表明,通过调整磷掺杂量可获得最大比电容。在电流密度为0.5 A/g下,PMC-4容量可达172 F/g。磷原子的引入能提高介孔碳的电催化活性,增强电解质和电极之间界面的润湿性以改善介孔碳的电化学性能,合成的磷掺杂介孔碳材料可作为很有潜力的电极材料。     

离子型表面活性剂对PS-b-PAA嵌段共聚物在DMF/H_2O中自组装形貌的影响

以丙三醇为基体,合成了三(2-(N,N-二甲基十六烷基氯化铵)乙酸)丙三醇酯(S1)和(2-十六烷基羧酸酯)丙二羧酸钠(S2)两种结构相近但极性相反的表面活性剂,研究它们对聚苯乙烯-b-丙烯酸(PS-b-PAA)在DMF/H2O混合体系中自组装行为的影响。结果表明,2种表面活性剂均使PS-b-PAA的球形胶束发生了改变,但二者作用的结果不同。随表面活性剂溶液浓度的增大,S1/PS-b-PAA体系的胶束形貌发生由短棒向长棒再到囊泡的转变,形成的棒状胶束长度越来越长(由251 nm→418 nm→1 280 nm);S2/PS-b-PAA体系,胶束形貌发生由球形→较大球形和部分S2的小球形共存→片层和较大球形共存的转变,胶束尺寸逐渐增大(由134 nm→188 nm→1 597 nm)。电离后,电荷数量及其烷基链与嵌段共聚物相互作用的差异是导致2种表面活性剂对胶束形貌产生不同影响的原因。     

聚偏氯乙烯-b-聚乙二醇-b-聚偏氯乙烯共聚物基多孔炭的制备及电化学性能

通过直接碳化由可逆加成-断裂链转移(RAFT)活性自由基聚合制备的聚偏氯乙烯-b-聚乙二醇-b-聚偏氯乙烯共聚物(PVDC-b-PEG-b-PVDC),制备了微孔-中孔复合多孔炭,并对其电化学性能进行了研究。凝胶渗透色谱仪表征表明通过RAFT聚合制得的PVDC-b-PEG-b-PVDC的分子量较高(MnGPC7000 g?mol-1)、分子量分布较窄(PDI1.5)。采用热重分析、扫描电镜、N2等温吸脱附法表征了嵌段共聚物的热分解特性和多孔炭的结构,发现PEG链段可完全热分解而具有形成中孔的模板作用,PVDC链段热分解形成含微孔的炭骨架,最终形成兼有微孔和中孔、最大比表面积达1242m2?g-1、孔容达0.49 cm3?g-1的多孔炭。电化学测试表明制备的多孔炭的电化学特性良好,当电流密度为0.5 A?g-1时,PVDC-b-PEG4k-b-PVDC基多孔炭的比电容达到157 F?g-1,显著优于文献报道的PVDC基多孔炭的比电容。     

PLA/MAM合金的制备与性能的研究

采用熔融共混的方法制备聚乳酸(PLA)/聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚丙烯酸丁酯-b-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物(MAM)共混物并对其力学性能和界面结构进行了研究。研究结果表明:MAM与PLA具有一定相容性,能够有效增韧PLA,当MAM质量分数为20%时,共混物的冲击强度可达19.9 kJ/m~2,但共混物的拉伸强度、模量和结晶度随着MAM含量的增加而减小,分散相粒子的尺寸随着MAM含量的增加而增大。     

不同形貌SBA-15的控制合成

以聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)为模板剂,壳聚糖为添加剂,制备出不同形貌的SBA-15。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附/脱附等手段对样品进行了表征。结果表明,通过改变壳聚糖用量,可制备出具有有序二维六方介孔结构、较大的比表面积和孔容的四种不同晶粒形貌SBA-15,即球状、棒状、片状和弯曲颗粒状,实现SBA-15的形貌可控合成。