溶液共混中TPU/PA12相容性的研究

本研究采用了不同温度下溶液共混的方式研究热塑性聚氨酯(TPU)与聚酰胺12(PA12)的相容性，通过差示扫描量热(DSC)、调制模式下的差示扫描量热(MDSC)、衰减全反射傅里叶变换红外光谱分析(ATR-FTIR)等进行相结构表征。结果表明，PA12引入能够破坏TPU硬段相的聚集结构，同时又能够有效“屏蔽”TPU软硬段之间的相互作用；计算机辅助模拟的计算结果也进一步证明了这一猜想。同时发现，150℃的温度下，TPU与PA12之间具有更好的相容性，这是因为在此温度下，接近TPU的熔点，TPU的硬段很大程度地被破坏，PA12的引入让体系中的氢键发生了重排，促进了二者之间的相容。     

适用油基钻井液新型环境的堵漏凝胶研制与评价

在钻遇断层、溶洞、恶性裂缝时，有很大概率发生失返性漏失，导致钻井液大量漏入地层，既损害环境，又大大增加钻井成本。对此类恶性漏失的封堵，凝胶堵漏是一个好的选择，要实现较好的封堵效果，对凝胶的各项物理性能有一定要求，目前大多数凝胶多用于水基钻井液堵漏，对油基钻井液的抗侵污能力较差。因此，室内开发了一套堵漏凝胶体系，对凝胶体系的稠化时间、凝胶强度、抗侵污能力进行了评价，并进行了模拟堵漏评价。结果表明，凝胶的强度可达20 N,强度远大于多数堵漏用水凝胶；pH值为10左右，满足入井流体的pH值条件；凝胶的成胶时间可控制在2～4 h,提供了足够的安全施工时间；在油基钻井液浸污达到30%的条件下依然可以形成凝胶，有较好的抗侵污能力。凝胶体系的各项性能指标表明其可用于裂缝及溶洞等恶性漏失的堵漏。现场应用了2口井，均体现出较好的封堵效果。     

Tb配合物的水热合成、晶体结构及荧光性质

以1,3,6-萘三磺酸钠(Na₃L)、4,4’-联吡啶(4,4’-bipy)、Tb(NO₃)₃·6H₂O为原料，通过水热合成反应制备了Tb配合物[Tb(H₂O)₈]·(L)·2(4,4’-bipy)·3H₂O(配合物1)。利用单晶X-射线衍射、傅里叶红外光谱、热重分析以及元素分析等表征手段，分析了配合物1的分子结构和组成，并且研究了其热稳定性和荧光发射性质。结果表明，Tb³⁺是八配位，呈四方反棱柱配位构型，与8个H₂O分子配位形成[Tb(H₂O)₈]³⁺;L^3-没有与金属离子配位，只平衡了分子内的正电荷；L^3-的磺酸基与配位H₂O分子之间形成氢键，将[Tb(H₂O)₈]³⁺和L^3-     

基于动态硼酸酯键/氢键的自修复水凝胶的制备及性能

通过4-(溴甲基)苯基硼酸(PBA)和1-乙烯基咪唑(IL)的烷基化反应制备了苯硼酸离子液体(PBA-IL)单体。在2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)氧化纳米纤维素(CNF)的存在下，通过丙烯酰胺(AM)和PBA-IL的一步聚合反应，制备了一种具有半互穿网络结构的自修复导电水凝胶(PAM/PBA-IL/CNF)。通过1HNMR对PBA-IL的化学结构进行表征；通过FTIR、XPS、SEM对水凝胶的化学结构和物理形貌进行表征，并测试了水凝胶的拉伸性能、自修复性能和导电性能。结果表明，PBA-IL单体和水凝胶成功制备，且水凝胶具有典型的多孔结构。PAM/PBA-IL3/CNF水凝胶[3代表PBA-IL含量为30%，以AM、PBA-IL、CNF悬浮液、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)溶液、过硫酸铵(APS)的总绝干质量为基准]的断裂应力为335.1 kPa、断裂伸长率为1969.5%、断裂能为12.1 kJ/m²、自修复效率为95.43%(150 min)、电导率为6.38 mS/cm。     

氢键液晶分子结构与性能研究

结合氢键和液晶的特异性能，对氢键自愈的弹性体液晶、氢键自组装的超分子液晶体系、氢键液晶模型理论进行了对比研究。同时，指出了氢键液晶研究中所面临的挑战，分析了氢键液晶的动态可逆性、响应性、自适应性以及粗粒化模型理论的优点。     

基于四重氢键的自修复温敏相变凝胶的制备及性能

为提高定型相变材料（SSPCM）的使用寿命，以水和离子液体（IL）为相变材料（PCM），N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）为单体，壳寡糖（COS）为添加剂，引入2-脲基-4[1H]-嘧啶酮（UPy）形成四重氢键二聚体，采用自由基聚合法制备了自修复温敏性相变凝胶（S-EBIL）。通过FTIR、SEM、TEM对相变凝胶的化学结构与微观形貌进行表征，并测定了相变凝胶的自修复性、溶胀性和热性能。结果表明，相变凝胶具有多孔结构，内部孔径为18~38 μm，微凝胶核壳尺寸2~4 μm。相变凝胶具有温度敏感性，当温度升高时，相变凝胶黏弹性增大，不仅能维持相变材料的基本形状，而且能防止相变材料泄漏。相变凝胶相变温度为-10~0 ℃，相变焓值最高为252.9 J/g，导热系数为0.52 W/(m?K)。自修复温敏相变凝胶（S-EBIL3，IL与H2O质量比为3∶10）修复效率可达95.5%（30 s）。     

季铵盐-醇疏水性低共熔溶剂分离镍和钴

疏水性低共熔溶剂(HDES)是一种新型的绿色溶剂，具有成本低、蒸汽压低和合成简单等优点。以三辛基甲基氯化铵(Aliquat 336)为氢键受体，正己醇、正辛醇、正癸醇、正十二醇和正十四醇分别为氢键供体制备了5种HDES,用于Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的萃取分离。考察了Cl^-浓度、酸度和温度对萃取分离性能的影响，研究了Co(Ⅱ)的反萃行为，并采用紫外-可见吸收光谱和红外吸收光谱分析了HDES萃取Co(Ⅱ)的机理。结果表明，增加Cl^-浓度、升高温度、降低酸度，可以改善Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的分离效果。不同的HDES相比，增加氢键供体的烷基链长度，Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的分配比略有下降，分离因子基本不变。萃入HDES的Co(Ⅱ)可采用1 mol·L^-1 Na₂SO₄溶液反萃，经过二级反萃，可以将99.5%的Co(Ⅱ)反萃到水相。5种HDES萃取Co(Ⅱ)的机理相同，为阴离子交换。     

离子液体界面极化及其调控氢键性质的分子机理

离子液体在电极界面处的结构及行为对其在超级电容器、固载催化剂等实际化工应用中有重要的影响。采用第一性原理计算结合理论分析研究了7种咪唑类离子液体在常见二维固体石墨烯、氮化硼、二硫化钼表面极化的分子机理及其对离子液体氢键的微观作用机制。结果表明，当离子液体在这三种二维表面吸附时会发生电荷转移和轨道相互作用，导致了显著的表面极化作用，且吸附能和电荷转移数值越大，表面极化作用越强。进一步分析了二维表面离子液体氢键的键长、键角、键序和键能，发现表面极化作用会显著削弱离子液体氢键。对于不同离子液体红外光谱的计算结果也验证了氢键被削弱的趋势。最后，通过SPSS软件对表面极化作用和离子液体氢键强度间的关系进行了定量解析，发现表面极化作用与氢键强度呈负相关关系。本文关于离子液体氢键的定量分析不仅有助于理解离子液体-固体表面作用的分子机理，而且可为离子液体在实际化工过程的应用提供理论支撑。     

海藻酸镁凝胶的制备及其性能研究

在0.05～5 mol/L镁离子浓度范围内制备了一系列具有不同性能的海藻酸镁凝胶，考察了镁离子浓度、镁离子用量、镁盐种类和海藻酸钠M/G比值等因素对海藻酸镁凝胶成胶过程的影响，并测试了不同制备条件下凝胶的力学性能和溶胀性能。结果表明，高离子浓度可将海藻酸镁凝胶的拉伸强度提高到400 kPa以上；采用氯化镁、溴化镁、乙酸镁制备的凝胶力学性能较好。同时海藻酸镁具有成胶慢的特点，不同的制备条件可使凝胶形成时间在1 min～10 h内发生变化，显示了其在可注射水凝胶方面具有良好的应用前景。     

Na-Ca-MMT制备介孔纤维材料的机理分析

目前市售钠基蒙脱石实际上多为钠钙基蒙脱石(Na-Ca-MMT),以此为原料制备出具有介孔结构的PVA/(Na-Ca-MMT)纤维。PVA中的O-H与MMT中的Si-O键,以及PVA中的醋酸根与MMT微粒板面上的O-H形成氢键,发生偶联作用,增强了PVA插入MMT片中的动力。通过增加MMT鳞片状微粒的层间距和改善其分散性,促使MMT在冰晶诱导下尽可能多地呈现单向排列,有利于PVA/MMT纤维的形成。对比两种Na-Ca-MMT的纤维形貌,1#样品纤维长径比大,直径均匀,可以作为制备PVA/(Na-Ca-MMT)纤维的首选原料。