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巨型分子的黏弹性研究进展

高分子学报 2020年第7期51卷 687-697,I0002页

作者：罗锦添欧阳希凯刘庚鑫东华大学先进低维材料中心纤维材料改性国家重点实验室材料科学与工程学院上海201620

巨型分子是一类新型高分子,其构建基元为结构更具刚性的分子纳米粒子,如多面体齐聚倍半硅氧烷(POSS)等.将多个分子纳米粒子三维连接而形成的一类巨型分子能够保持三维形状,这不同于传统的一维链状高分子.我们采用流变学手段研究了一系... 详细信息

巨型分子是一类新型高分子,其构建基元为结构更具刚性的分子纳米粒子,如多面体齐聚倍半硅氧烷(POSS)等.将多个分子纳米粒子三维连接而形成的一类巨型分子能够保持三维形状,这不同于传统的一维链状高分子.我们采用流变学手段研究了一系列处于本体条件、且具有不同直径的巨型分子,发现在玻璃化转变温度之上,其动力学由其直径决定.这与传统高分子中缠结主导的动力学截然不同:当巨型分子的直径跨过临界直径时,其松弛时间增加至少108倍;在临界直径以上的巨型分子不能扩散和松弛,表现出储能模量的平台,而且模量随温度线性增加,对应于分子纳米粒子的受限运动.跳出传统高分子的框架,巨型分子展现出不同于“蛇形运动”、“缠结”和“管子模型”的新规律,成为连接高分子体系和胶体体系的桥梁.随机一级相变理论推测,玻璃化转变时协同运动区域的直径大约为微观运动单元直径的6倍,这个分界与实验中巨型分子的临界直径一致,因此我们将这种类似于玻璃化的状态称为协同玻璃态.以这些巨型分子为代表的软团簇或可类比为玻璃化中的协同运动区域,将为研究玻璃化转变提供新的实验支持.

关键词：巨型分子流变学动力学软团簇协同玻璃态缠结

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微相分离结合氢键复合构筑弹性体

高分子学报 2023年第4期54卷 487-495页

作者：王伟杰张彩虹黄浩刘泽新简韩鑫杨曙光纤维材料改性国家重点实验室、东华大学先进低维材料中心、材料科学与工程学院上海201620

通过嵌段聚合物的微相分离和高分子氢键复合,使用聚苯乙烯-b-聚丙烯酸-b-聚苯乙烯(SAS)三嵌段聚合物和聚氧化乙烯(PEO)均聚物构筑了具有多层次结构的弹性体(SA/E).聚丙烯酸(PAA)与PEO形成柔性的氢键复合物(PAA/PEO),刚性的聚苯乙烯(PS)... 详细信息

通过嵌段聚合物的微相分离和高分子氢键复合,使用聚苯乙烯-b-聚丙烯酸-b-聚苯乙烯(SAS)三嵌段聚合物和聚氧化乙烯(PEO)均聚物构筑了具有多层次结构的弹性体(SA/E).聚丙烯酸(PAA)与PEO形成柔性的氢键复合物(PAA/PEO),刚性的聚苯乙烯(PS)与PAA和PEO不相容而发生微相分离,PS作为交联点连接着柔性的PAA/PEO.与PAA/PEO氢键复合物相比,SA/E弹性体力学性能明显提升,通过控制PS质量分数可调节弹性体的模量和强度等力学性能.SA/E弹性体表现出湿度敏感性.并且弹性体经拉伸训练后可获得一定的取向性,弹性回复率保持在98%以上.本弹性体在湿度传感、柔性器件、医用材料等领域具有潜在应用,为构筑新型弹性体提供思路.

关键词：弹性体高分子复合物嵌段聚合物微相分离氢键复合

链间氢键调控对聚丙烯酸-聚氧化乙烯复合物薄膜力学性能的影响

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高分子学报 2019年第8期50卷 857-862页

作者：李皆富杨曙光纤维材料改性国家重点实验室东华大学材料科学与工程学院先进低维材料中心

采用可调节式涂膜器制备了聚丙烯酸(PAA)和聚氧化乙烯(PEO)复合物薄膜.通过改变薄膜组分和酸处理调控PAA与PEO间氢键相互作用.利用傅里叶红外光谱、示差扫描量热仪、X射线衍射仪和力学拉伸仪对氢键相互作用、薄膜聚集态结构和力学性能... 详细信息

采用可调节式涂膜器制备了聚丙烯酸(PAA)和聚氧化乙烯(PEO)复合物薄膜.通过改变薄膜组分和酸处理调控PAA与PEO间氢键相互作用.利用傅里叶红外光谱、示差扫描量热仪、X射线衍射仪和力学拉伸仪对氢键相互作用、薄膜聚集态结构和力学性能进行表征.研究结果表明,氢键相互作用的强弱影响着材料的聚集态结构和力学性能,当PAA与PEO分子间相互作用较弱时,PEO结晶,薄膜呈现塑形材料的性质,当PAA与PEO分子间相互作用较强时,氢键能完全抑制PEO结晶,薄膜呈现高弹性.

关键词：高弹性氢键高分子复合物

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湿度对高分子氢键复合物纤维力学行为的影响

高分子学报 2023年第11期54卷 1772-1783页

作者：张彩虹王伟杰黄浩刘泽新杨曙光纤维材料改性国家重点实验室、东华大学先进低维材料中心材料科学与工程学院上海201620

高分子复合物具有刺激响应特性,随环境变化表现出结构或性能转变.以聚丙烯酸(PAA)作为氢键给体,分别以聚乙烯吡咯烷酮(PVPON)、聚2-乙基-2-唑啉(PEOX)和聚环氧乙烷(PEO)作为受体,制备了3种氢键复合物纤维. 3种纤维的力学性能都随湿度... 详细信息

高分子复合物具有刺激响应特性,随环境变化表现出结构或性能转变.以聚丙烯酸(PAA)作为氢键给体,分别以聚乙烯吡咯烷酮(PVPON)、聚2-乙基-2-唑啉(PEOX)和聚环氧乙烷(PEO)作为受体,制备了3种氢键复合物纤维. 3种纤维的力学性能都随湿度变化而变化,且对湿度的依赖性与高分子氢键复合强度相关.通过动态力学测试,利用时间-湿度叠加方法构建了高分子氢键复合物纤维的模量-频率主曲线,呈现了较宽时间范围内的力学松弛现象.为湿度响应的高分子复合物材料的开发及应用提供指导与支持.

关键词：高分子复合物氢键复合湿度力学性能时间-湿度叠加

静电喷雾法/原位洗脱法结合制备电致变色薄膜

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材料工程 2022年第1期50卷 109-116页

作者：朱陈杰陈海权于有海东华大学材料科学与工程学院纤维材料改性国家重点实验室上海201620 东华大学先进低维材料中心上海201620

电致变色材料在提倡低碳节能的发展理念下有很好的发展前景,而探索一种高效简单且性能优异的制备工艺尤为重要。利用静电喷雾法结合原位洗脱法制备了聚合物电致变色薄膜。根据电解质盐的颜色适配性和溶解性,选择四丁基高氯酸铵(TBAP)作... 详细信息

电致变色材料在提倡低碳节能的发展理念下有很好的发展前景,而探索一种高效简单且性能优异的制备工艺尤为重要。利用静电喷雾法结合原位洗脱法制备了聚合物电致变色薄膜。根据电解质盐的颜色适配性和溶解性,选择四丁基高氯酸铵(TBAP)作为模板剂,在易加工的TPA-OMe-PA溶液中添加不同比例的电解质盐,然后利用静电喷雾技术在ITO玻璃表面沉积制备薄膜,再通过原位洗脱法去除其中的模板剂-电解质盐,最终制备出含有多层级孔结构的聚合物薄膜。采用电子扫描显微镜对其形貌进行分析,利用电化学工作站结合紫外/可见/红外光谱仪研究了薄膜的电致变色性能。研究结果表明,利用静电喷雾技术与原位洗脱法制备的聚合物薄膜具备多层级孔结构和良好的电致变色性能。其中电解质含量为33.3%(质量分数)时,多层级孔隙率最高,且电致变色性能最为优异,漂白时间/着色时间缩减至0.6 s/1 s,着色效率达到608.2 cm^(2)·C^(-1),为已报道基于相同材料的电致变色薄膜的最快响应速度。

关键词：电致变色薄膜静电喷雾沉积原位洗脱法多层级孔结构电化学性能

聚苯乙烯-聚(4-乙烯基吡啶)嵌段共聚物LB膜结构形态的研究

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高分子学报 2017年第6期27卷 967-973页

作者：龚颖袁倩聂静杨曙光纤维材料改性国家重点实验室东华大学先进低维材料中心材料科学与工程学院上海201620

采用氯仿作为铺展溶剂,将嵌段共聚物聚苯乙烯-聚(4-乙烯基吡啶)(PS-b-P4VP)稀溶液铺展于空气与水界面上,利用Langmuir-Blodgett(LB)膜技术转移至固体基底.研究了不同的嵌段比、表面压和小分子1-芘丁酸(PBA)的加入对嵌段共聚物气液界面... 详细信息

采用氯仿作为铺展溶剂,将嵌段共聚物聚苯乙烯-聚(4-乙烯基吡啶)(PS-b-P4VP)稀溶液铺展于空气与水界面上,利用Langmuir-Blodgett(LB)膜技术转移至固体基底.研究了不同的嵌段比、表面压和小分子1-芘丁酸(PBA)的加入对嵌段共聚物气液界面聚集组装的影响.研究发现随着亲水段(P4VP)的增加,聚集组装结构由纳米片状、带状转变成纳米条状、纳米点状结构.表面压对纯PS-b-P4VP聚集组装产生影响,表面压增大,组装体排列紧密;随着表面压的继续增大,单层聚集结构遭到破坏,发生堆叠.加入PBA小分子后,PBA与PS-b-P4VP形成氢键,形态发生明显变化,原来的片状结构转变为条状或点状结构.

关键词：嵌段共聚物 LB膜氢键

聚芳醚酮树脂非等温结晶动力学及其复合材料湿热老化性能

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材料工程 2022年第10期50卷 139-147页

作者：张金栋孙洪霖刘刚姚佳楠陈春海王明东华大学材料科学与工程学院纤维材料改性国家重点实验室先进低维材料中心上海201620

聚芳醚酮(poly(aryl ether ketone),PAEK)热塑性复合材料因其突出的韧性、耐老化性能、耐疲劳性能,以及成型加工低成本、高效率、可回收等一系列优势,得以替代部分传统热固性复合材料,并已在国外航空等高端工业领域取得成功应用。PAEK... 详细信息

聚芳醚酮(poly(aryl ether ketone),PAEK)热塑性复合材料因其突出的韧性、耐老化性能、耐疲劳性能,以及成型加工低成本、高效率、可回收等一系列优势,得以替代部分传统热固性复合材料,并已在国外航空等高端工业领域取得成功应用。PAEK是一种半结晶高聚物,复合材料不同的成型工艺条件导致树脂基体聚集态结构的差异,对其力学性能、耐老化性能等均存在显著的影响。对国产PAEK树脂的结晶动力学进行了研究,通过控制成型降温条件,采用模压工艺制备了树脂结晶度不同的连续碳纤维增强复合材料,并对其进行了湿热老化处理,评价了老化处理前后复合材料的弯曲性能。结果表明:采用较大的降温速率能够提高树脂的结晶速率,但会降低树脂的结晶度。在随炉冷却、空气冷却和水冷却三种不同的降温条件下,制备的复合材料结晶度分别约为36.3%,29.7%,26.5%,结晶度的显著差别导致复合材料的弯曲强度随结晶度的降低而减小。经湿热老化处理240 h后的弯曲强度保留率分别为88.8%,86.7%,86.6%,较高的结晶度能够较好地抵抗水对复合材料界面的破坏,提升复合材料的耐湿热老化性能。

关键词：聚芳醚酮复合材料非等温结晶动力学成型工艺弯曲强度湿热老化

聚丙烯腈纳米纤维载银复合膜绿色制备及其催化性能

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高分子学报 2014年第2期24卷 239-247页

作者：于丽娜王敏神领弟王雪芬朱美芳纤维材料改性国家重点实验室东华大学上海201620

采用静电纺丝技术和化学镀方法相结合的方法,用聚丙烯腈(PAN)纳米纤维作为载体,以绿色环保的胺化改性替代化学镀传统的敏化、活化前处理,再化学镀银制备胺化聚丙烯腈纳米纤维载银复合膜(Ag/APAN).SEM、XPS、XRD、FTIR等结果表明,银离子... 详细信息

采用静电纺丝技术和化学镀方法相结合的方法,用聚丙烯腈(PAN)纳米纤维作为载体,以绿色环保的胺化改性替代化学镀传统的敏化、活化前处理,再化学镀银制备胺化聚丙烯腈纳米纤维载银复合膜(Ag/APAN).SEM、XPS、XRD、FTIR等结果表明,银离子能够吸附在经胺化处理后的PAN纳米纤维表面,且能够在纤维表面生成少量单质银;单质银作为催化活性中心,有效地促进化学镀银的进行,在PAN纳米纤维表面生成均匀致密的银纳米粒子层,制备出了以PAN纳米纤维为核,银层为壳的核壳结构复合膜.银纳米粒子附着在纳米纤维表面,可以使银纳米粒子的催化性能得到充分发挥.通过对催化邻-硝基苯胺与硼氢化钠之间氧化还原反应的研究表明,所制备的Ag/APAN纳米纤维复合膜具有很好的催化效果,且不会造成反应体系的二次污染.

关键词：纳米纤维化学镀银纳米粒子催化剂

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多组分高分子复合物纤维的制备与性能调控

高分子学报 2021年第10期52卷 1353-1360页

作者：刘德中杨曙光纤维材料改性国家重点实验室先进低维材料中心东华大学材料科学与工程学院上海201620

多组分是实现纤维性能提升和调控的有效手段.利用传统方法制备的多组分纤维,不同高分子之间很难达到分子层面相容.高分子复合物是不同高分子高度相容的聚集组装体系.本工作研究聚氧化乙烯(PEO)、聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酸(PAA)3种组分制... 详细信息

多组分是实现纤维性能提升和调控的有效手段.利用传统方法制备的多组分纤维,不同高分子之间很难达到分子层面相容.高分子复合物是不同高分子高度相容的聚集组装体系.本工作研究聚氧化乙烯(PEO)、聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酸(PAA)3种组分制备复合物纤维.利用红外光谱、X射线衍射、示差扫描量热、扫描电子显微镜和力学拉伸等方法分别表征氢键复合、纤维的聚集态结构和力学性质.研究结果表明,PEO/PVA/PAA纤维不同组分高度相容,通过改变纤维中组分的含量,可以实现对多组分复合物纤维的性能调控.纤维中柔性PEO组分含量增加,可以实现由塑性到弹性的转变,并且纤维在湿度场下表现出形状记忆与可修复行为.

关键词：氢键多组分复合物纤维形状记忆可修复