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聚合物复合物层层组装膜

高分子学报 2011年第9期21卷 923-931页

作者：孙俊奇吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室化学学院长春130012

层层组装是一种基于物质交替沉积而制备复合膜的方法,可以实现膜的结构和组成的精确调控.聚合物复合物是基于各种分子间弱相互作用力而形成的超分子聚集体,其种类包括聚阳离子-聚阴离子复合物、聚电解质-有机小分子复合物、中性聚合物-... 详细信息

层层组装是一种基于物质交替沉积而制备复合膜的方法,可以实现膜的结构和组成的精确调控.聚合物复合物是基于各种分子间弱相互作用力而形成的超分子聚集体,其种类包括聚阳离子-聚阴离子复合物、聚电解质-有机小分子复合物、中性聚合物-聚合物复合物以及聚合物-无机杂化复合物等.在本文中,以作者的研究结果为基础,阐明聚合物复合物的层层组装是一种方便、快捷的功能复合膜的构筑方法,具有如下优点:(1)聚合物复合物大的尺度可以实现聚合物复合物层层组装膜的快速构筑;(2)聚合物复合物的结构在组装溶液中和成膜后都容易调控,方便聚合物复合物层层组装膜结构的精细调控.(3)聚合物复合物层层组装膜可以构筑非复合的聚合物层层组装所不能获得的膜结构及功能.

关键词：聚合物复合膜功能膜层层组装聚合物复合物

基于聚合物复合物的自修复与可修复聚合物材料

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高分子学报 2020年第8期51卷 791-803页

作者：李懿轩孙俊奇超分子结构与材料国家重点实验室吉林大学化学学院长春130012

聚合物材料在使用过程中受到损伤,就会丧失原有的力学强度和功能.修复功能能够延长聚合物材料的使用寿命、减少原料浪费并提高材料性能的可靠性.赋予聚合物材料修复性能是可持续发展社会对聚合物材料设计的重要需求.本文系统地介绍了本... 详细信息

聚合物材料在使用过程中受到损伤,就会丧失原有的力学强度和功能.修复功能能够延长聚合物材料的使用寿命、减少原料浪费并提高材料性能的可靠性.赋予聚合物材料修复性能是可持续发展社会对聚合物材料设计的重要需求.本文系统地介绍了本研究组发展的基于溶液中复合的聚合物复合物构筑自/可修复聚合物材料的方法,以及基于高密度的超分子可逆作用力及聚合物复合原位生成的纳米粒子的协同,解决聚合物复合材料的良好修复性能与高力学强度之间矛盾的策略.基于聚合物复合的方法,我们成功制备了聚合物凝胶、弹性体及高强度聚合物复合材料,并实现了上述修复材料在防雾、质子传导和传感等方面的功能.聚合物复合的方法为制备具有优异力学性能和功能的自/可修复聚合物材料提供了新思路.

关键词：聚合物复合物超分子化学自修复材料非共价键作用力超分子材料

聚合物复合物的结构设计及其在折射率调控领域的应用

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聚合物复合物的结构设计及其在折射率调控领域的应用

作者：何源源长春理工大学

学位级别：硕士

光学零件的粘合是制备光学器件或光学系统的常用手段,光学零件质量及性能的好坏影响着光学系统的像质,若所用胶粘剂的折射率与所粘合零件的折射率相差过大,会由于界面处的光散射现象而影响像质。为了解决以上问题,人们对胶粘剂的折射率... 详细信息

光学零件的粘合是制备光学器件或光学系统的常用手段,光学零件质量及性能的好坏影响着光学系统的像质,若所用胶粘剂的折射率与所粘合零件的折射率相差过大,会由于界面处的光散射现象而影响像质。为了解决以上问题,人们对胶粘剂的折射率进行了一系列的调节工作。但目前常用的光学胶粘剂均不能在空气氛围下长期放置。在粘合工作后期出现的不良件,大多通过在有机溶剂中浸泡拆胶,而这个过程会对光学零件本身以及操作者的身体造成一定的伤害。为此,在本论文中利用层层组装膜组成与结构的灵活性,分别在其中引入聚合物复合物与含苯环和硫元素的聚4-苯乙烯磺酸钠(PSS),制备出了能够在空气中长期放置的具有一定折射率的层层组装粘合膜,生长有粘合膜的光学零件,在水和压力的作用下可完成粘合,粘合后的光学零件通过在水中浸泡完成拆胶。具体工作如下:(1)参照文献制备出折射率分别在1.5332.5450和1.5171.5181范围内可以调控的含有CaCO和NaSiO的层层组装粘合膜,在水和压力下粘合后测得其粘合强度在2.65±0.57 MPa.19±0.72 MPa和2.77±0.85 MPa.37±0.89 MPa范围内。(2)为了在更大范围内调控层层组装粘合膜的折射率并提高其粘合强度,在层层组装粘合膜体系中引入了含有苯环结构和硫元素的PSS,结果表明,引入不同含量的PSS可以将体系的折射率在1.5181.5792范围内进行调控。在水和压力的作用下粘合后测得其粘合强度在3.92±1.39 MPa.95±1.74 MPa范围内。本工作在水相中制备出的折射率可调控的层层组装粘合膜,其折射率范围与磷冕玻璃(1.519.548)、钡冕玻璃(1.530.559)的折射率相近,适合粘合折射率在相应区间的光学零件。在水和压力的作用下可完成粘合,同时,通过在水中再次浸泡拆胶。因此,在未来的光学领域以及其他粘合领域有潜在的应用价值。

关键词：层层组装粘合膜折射率聚合物复合物光学零件

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聚合物复合物层层组装膜的结构调控

聚合物复合物层层组装膜的结构调控

作者：周潞吉林大学

学位级别：硕士

层层组装是一种基于分子间弱相互作用通过交替沉积在基底表面构筑多层膜的技术,经过近二十年的发展,人们在不断扩展层层组装的推动力和成膜物质的同时,积累了大量多层膜结构调控的经验,进而使层层组装技术成为构筑功能膜的有力手段。层... 详细信息

层层组装是一种基于分子间弱相互作用通过交替沉积在基底表面构筑多层膜的技术,经过近二十年的发展,人们在不断扩展层层组装的推动力和成膜物质的同时,积累了大量多层膜结构调控的经验,进而使层层组装技术成为构筑功能膜的有力手段。层层组装便于实现对膜组成及结构进行调控的优势是其应用于多种功能膜材料制备的重要原因,因此,深入系统地研究层层组装多层膜的结构调控规律是开发先进功能膜材料的重要基石。聚合物复合物作为一类大尺度的具有多样性组成和结构的超分子组装体,以其作为构筑基元有利于快速制备组成丰富、结构复杂且精确可控的层层组装膜,进而制备由传统单一组成的构筑基元所不能实现的高级功能膜材料。然而,与传统的单一组成的构筑基元相比,由于聚合物复合物自身结构的复杂性,以其作为构筑基元的层层组装膜的结构调控要复杂得多。因此深入系统地研究聚合物复合物层层组装膜的结构调控规律,对于制备具有特定功能的膜材料尤为重要。在本文中,我们以聚合物复合物为构筑基元的层层组装膜为研究对象,探索了对所制得的多层膜进行后处理和旋涂层层组装制备多层膜来对膜结构进行调控的规律,主要开展了以下两部分工作： I.将弱聚电解质聚丙烯酸(PAA)与聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)基于静电相互作用形成的PAA-PAH复合物与聚苯乙烯磺酸钠(PSS)交替沉积制备PAA-PAH/PSS多层膜。通过将PAA-PAH/PSS多层膜用不同pH值的酸性水溶液依次浸泡进行后处理,诱导多层膜发生结构演变,形成孔状膜结构。研究表明多层膜的结构演变可以通过PAA-PAH复合物的结构,后处理溶液的pH值及后处理的浸泡时间等因素进行调控。 II.以基于氢键相互作用形成的聚乙烯基吡咯烷酮(PVPON)-聚丙烯酸(PAA)复合物作为构筑基元,利用旋涂技术与聚甲基丙烯酸(PMAA)进行层层组装多层膜的构筑。研究了PVPON-PAA复合物的复合比例和旋涂过程中的旋转速度对多层膜的结构调控规律。结果表明,采用较小尺度的PVPON-PAA复合物及较高的旋涂转速可以得到较薄的平整的膜,采用较大尺度的PVPON-PAA复合物及较低的旋涂转速则得到较厚的粗糙的膜。

关键词：层层组装聚合物复合物结构调控

聚丙烯酸聚合物复合物多层薄膜的制备及其功能化

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聚丙烯酸聚合物复合物多层薄膜的制备及其功能化

作者：张瑞新疆大学

学位级别：硕士

聚合物复合物(Polymeric compelexes)是一种基于氢键、静电、配位键等弱相互作用力而形成的聚集体,是一类大尺度具有多样性组成和结构的超分子组装体。本研究拟以聚合物复合物为构筑基元,采用层层自组装(Layer-by-layer self-assembly,L... 详细信息

聚合物复合物(Polymeric compelexes)是一种基于氢键、静电、配位键等弱相互作用力而形成的聚集体,是一类大尺度具有多样性组成和结构的超分子组装体。本研究拟以聚合物复合物为构筑基元,采用层层自组装(Layer-by-layer self-assembly,Lb L)制备Lb L膜,并对它们的性质进行研究。主要研究内容如下:(1)本课题组前期工作发现聚氨酯(PU)/聚丙烯酸(PAA)LbL多层膜具有一定的自修复能力,但无法实现完全修复,通过将弱聚电解质PAA与聚乙二醇(PEG)基于氢键作用形成的PAA-PEG复合物代替PAA为构筑基元与PU交替沉积制备一系列PU/PAA-PEG多层膜,可实现其在低温条件下的完美修复。通过对多层膜自修复行为的研究,发现不同复合比例的PAA-PEG复合物所制备的聚合物复合物多层膜的修复行为有较大的区别。其中在pH 2.0的水体系中,(PU/PAA-PEG1.0)20聚合物复合物多层膜的修复温度为室温,而(PU/PAA-PEG3.0)20为4oC。(2)本章对PEG能显著提升PU/PAA多层膜自修复能力的原因进行进一步研究,并对其温敏性修复机理进行了探讨。研究发现引入复合物后,可以明显降低膜组分的玻璃化转变温度(Tg),可以保证在低温条件下,膜组分具有足够的流动性。引入低Tg的PEG后,PAA-PEG复合物的Tg明显降低,(PU/PAA-PEGx)20多层膜的溶胀率远大于(PU/PAA)20多层膜,因此在pH 2.0的水中膜会在溶胀作用和链流动的双向驱动下,使受损两界面发生表面接触,同时Tg较低的PEG会拉动大分子量的PAA,使两界面间发生扩散,氢键重组,因而发生自修复过程。(3)本章以锂藻土(Laponite)为研究对象,通过Lb L技术构筑PU/PAA-Laponite多层膜,以亚甲基蓝为模型药物,对多层膜在不同人体环境中的药物缓释行为进行研究。实验结果表明,在Lb L多层膜中引入PAA-Laponite复合物,对PU/PAA多层膜的吸附方式具有一定的影响,同时可有效提高多层膜的稳定性。

关键词：聚合物复合物层层自组装自修复低温药物传递

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聚合物复合物为构筑基元的功能复合膜的制备

聚合物复合物为构筑基元的功能复合膜的制备

具有自修复功能的透明—高强度和阻燃—超疏水聚合物复合物膜

2010年两岸三地高分子液晶态与超分子有序结构学术研讨会（暨第十一次全国高分子液晶态与超分子有序结构学术论文报告会）

作者：孙俊奇吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室化学学院

聚合物复合物是基于静电、氢键等弱相互作用形成的一大类超分子聚合物,它们可以是聚电解质-聚电解质复合物、聚电解质-表面活性剂复合物、中性的聚合物-聚合物复合物以及聚合物和无机物质的复合物。在溶液中,聚合物复合具有丰富可

关键词：聚合物复合物层层组装功能复合膜

来源： cnki会议评论

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具有自修复功能的透明—高强度和阻燃—超疏水聚合物复合物膜

作者：陈珊珊吉林大学

学位级别：硕士

自修复是生物体最重要的能力之一，保证了生物体在受伤后可以快速自行恢复，使得自然界不断繁衍生息，发展壮大。人类在向自然界学习的过程中不断地发展人造自修复材料，具有自修复功能的人造材料不断被开发出来，并实现了从单纯的结构... 详细信息

自修复是生物体最重要的能力之一，保证了生物体在受伤后可以快速自行恢复，使得自然界不断繁衍生息，发展壮大。人类在向自然界学习的过程中不断地发展人造自修复材料，具有自修复功能的人造材料不断被开发出来，并实现了从单纯的结构修复到功能修复。层层组装技术经过多年的发展，具有其他成膜技术不可比拟的优势，已经成为制备功能膜材料的重要技术之一。本论文在自修复的功能聚合物材料方面做了以下两方面的工作：（1）将混合了不同分子量的聚电解质——支化聚烯丙基亚胺(bPEI)和聚丙烯酸(PAA)层层组装，制备了具有划痕修复功能的聚合物膜。通过将上述聚合物膜在盐水中退火，使膜表面变得平整，透明性增强。最后在膜内原位生成碳酸钙纳米粒子，进一步增强了其模量和硬度。由于碳酸钙纳米粒子的引入不影响膜的透明性和自修复能力，因而制备了具有抗刮擦能力的自修复透明涂层，有望用作光学器件的保护涂层。（2）利用点击化学，在笼状硅烷上接枝了含氟分子链，制得了笼状的低表面能物质。将织物浸泡于该低表面物质的分散液中，在织物表面构筑了具有自修复能力的超疏水涂层。我们在织物表面预先沉积含磷的阻燃剂，同时赋予织物阻燃性和超疏水自修复的能力，在织物表面制备了阻燃和自修复超疏水功能的复合涂层。可以自修复的能力材料使得材料的功能在损伤后可以自行修复，这无疑将大大增加材料的使用寿命，同时可以降低成本，是未来智能材料的发展方向之一。层层组装技术作为制备膜材料的重要技术，已经在自修复膜材料领域发展壮大，未来也将会成为更多自修复膜材料制备的技术基础。

关键词：自修复层层组装聚合物复合物阻燃超疏水

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基于聚合物复合物的多功能亲水防雾涂层

基于聚合物复合物的多功能亲水防雾涂层

作者：孔瑞霞华中科技大学

学位级别：硕士

当环境的温度低于露点温度时,空气中的水蒸气会在材料表面冷凝,形成微小液滴,产生结雾现象。结雾现象的出现导致入射光在材料表面发生强烈的散射,降低材料的透过率,给汽车挡风玻璃、太阳能电板、光学仪器等的应用带来不利影响。为了应... 详细信息

当环境的温度低于露点温度时,空气中的水蒸气会在材料表面冷凝,形成微小液滴,产生结雾现象。结雾现象的出现导致入射光在材料表面发生强烈的散射,降低材料的透过率,给汽车挡风玻璃、太阳能电板、光学仪器等的应用带来不利影响。为了应对结雾现象造成的光学透过率降低的问题,研究人员发展了多种防雾技术。其中,亲水表面对水滴具有较高的亲和力,可以促进雾滴在材料表面快速铺展,形成均质的水膜,从而减少光散射,达到防雾效果。现有的亲水表面一般通过共价接枝和非共价沉积的方法制备,但这些方法制备的亲水表面存在易被低表面张力液滴污染、易损伤以及仅可适用于特定基板等的缺陷。聚合物复合物通常由两种或两种以上聚合物通过非共价相互作用或动态共价键形成,可以通过简单的方式即可将具有不同功能性质的多种聚合物以及其他小分子材料集中于同一涂层中,赋予涂层多种功能性质。针对以上问题,本论文利用功能性聚合物之间的非共价相互作用形成聚合物复合物,然后通过喷涂、刷涂、浸渍等一步沉积的方法来制备多功能亲水防雾涂层。本论文的主要研究内容如下:1.通过聚乙烯亚胺和植酸之间的静电和氢键相互作用制备聚合物复合物,然后引入铜离子进一步强化复合物中的相互作用,使用一步沉积的策略制备多功能防雾涂层。通过调控聚乙烯亚胺与植酸间的比例,获得高度透明的防雾涂层。沉积涂层后,材料表面的静态水接触角降低至5°,可促进冷凝液滴在涂层表面扩散形成薄的水膜。该涂层在高温(85℃)和低温(-20℃)环境中具有出色的防雾性能;同时,附着在涂层表面的污染物可在水下自动清除。该涂层可在65℃水蒸气中稳定保持9 h以上;在室温条件下存放60 d后,涂层仍具有优异的防雾性能。由于聚乙烯亚胺和铜离子具有抗菌活性,该涂层对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有强的抗菌活性,抗菌率接近100%。该涂层可快速修复因机械磨损和化学氧化造成的损伤,从而延长涂层的使用寿命,表现出突出的自修复性能。2.利用聚丙烯酸与聚二甲基硅氧烷-聚乙二醇共聚物之间的氢键相互作用形成聚合物复合物,然后通过该复合物在基底表面的沉积得到了动态疏油的多功能防雾涂层。通过优化聚丙烯酸与聚二甲基硅氧烷-聚乙二醇的共聚物的比例,实现了涂层高表面能的亲水性和低表面能的疏油性之间的平衡。涂层表面的静态水接触角为5.5°;对十六烷液滴的接触角滞后为6.1°,滑动角为8.9°。该涂层在高温和低温环境中具有优异的防雾性能;在低温环境中储存10 h或者室温环境下可保存9个月,涂层仍保持良好的防雾性能和动态疏油性能。由于动态疏油的特性,该涂层可以通过十六烷将附着在其表面的污染物冲洗干净,实现对颗粒状污染物的自清洁;同时,涂层的动态疏油性使得表面的油性笔迹易于清除。该涂层还具有良好的自修复性能,当表面受到物理和化学损伤后,涂层可在水蒸气环境中快速、循环修复磨损,修复时间仅为15s。该涂层还可沉积在铝片、木板上,具有普适性。

关键词：聚合物复合物防雾涂层亲水性动态疏油性自清洁自修复

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聚合物复合物为构筑基元的功能复合膜的制备

聚合物复合物为构筑基元的功能复合膜的制备