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生物基聚脲酰胺的制备及性能研究

中国塑料 2024年第1期38卷 1-6页

作者：潘伯超林晨熹汤栋霖华南理工大学材料科学与工程学院广州510640

采用一锅两步法熔融缩聚合成了高强高韧的生物基聚脲酰胺(PUA)材料。在无催化剂及无溶剂的条件下,先将尿素与1,10-癸二胺反应合成新型生物基单体二(氨基十亚甲基)脲(DADU),并进一步与1,10-癸二酸(DA10)、1,12-十二碳二酸(DA12)或二聚酸(... 详细信息

采用一锅两步法熔融缩聚合成了高强高韧的生物基聚脲酰胺(PUA)材料。在无催化剂及无溶剂的条件下,先将尿素与1,10-癸二胺反应合成新型生物基单体二(氨基十亚甲基)脲(DADU),并进一步与1,10-癸二酸(DA10)、1,12-十二碳二酸(DA12)或二聚酸(DmA)熔融缩聚制备了一系列高性能PUA。核磁共振氢谱和傅里叶变换红外光谱证明了PUA的链结构,由体积排阻色谱得出PUA的分子量为12~13 kg/mol。PUA可热压成型,并展现了良好的力学性能,拉伸强度和断裂伸长率分别为25~45 MPa和400%~700%。其中PUA-DA10的拉伸强度达到聚酰胺1010(PA1010)的水平,但断裂伸长率是PA1010的2倍以上,可见其韧性远超于PA1010。PUA-DmA的断裂伸长率不亚于PA-DmA,但是其拉伸强度高于PA-DmA,体现出更高的强度和韧性。本研究证实将脲基引入聚酰胺(PA)得到的PUA可以提高材料的力学性能,该方法十分适合生物基聚酰胺的性能改进和多样化设计与应用。

关键词：聚脲酰胺生物基高分子热塑性高分子尿素

杂萘联苯双马来酰亚胺封装基板材料的制备与性能

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高分子材料科学与工程 2024年第1期40卷 112-122页

作者：牛慧敏李战胜宗立率大连理工大学化工学院高分子材料系辽宁大连116024

针对高精密度电子芯片对封装基板材料耐热性不断提出新的要求,合成了一种杂萘联苯双马来酰亚胺(DHPZBMI)和新型固化剂二烯丙基联苯二酚(DABP)来制备高耐热性封装基板材料。通过熔融共混的方式,使用DHPZBMI、DABP与苯并噁嗪(BOZ)改性商用... 详细信息

针对高精密度电子芯片对封装基板材料耐热性不断提出新的要求,合成了一种杂萘联苯双马来酰亚胺(DHPZBMI)和新型固化剂二烯丙基联苯二酚(DABP)来制备高耐热性封装基板材料。通过熔融共混的方式,使用DHPZBMI、DABP与苯并噁嗪(BOZ)改性商用N,N’-(4,4’-二苯基甲烷)双马来酰亚胺(BDM)树脂,并采用与玻璃纤维布热压的方式制备出复合材料。通过差示扫描量热分析和红外光谱研究了树脂体系的固化过程,同时,进行了流变性能、热性能、力学性能等测试。研究结果表明,体系有宽温域(>100℃)加工窗口,5%热失重温度(T5%)高于395℃,有良好的热稳定性。DHPZBMI的加入有效提高了树脂体系的耐热性,25%的DHPZBMI摩尔添加量使得树脂体系的玻璃化转变温度(Tg)提高了20℃,且随DHPZBMI的增加而升高,最高达288℃。复合材料的Tg也呈现出相同的趋势,BDDB/GF-1的Tg高达314℃。其复合材料弯曲强度最高为821 MPa,弯曲模量达41.2 GPa,介电损耗低至0.011,热膨胀系数低于45×10-6K-1,与铜箔的剥离强度达1.025 N/mm。整个体系具有良好的综合性能,在封装基板领域具有广阔的应用前景。

关键词：双马来酰亚胺烯丙基化合物苯并噁嗪共混改性封装基板

聚己内酯的高选择性催化解聚和再聚合回收研究

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化学研究与应用 2024年第3期36卷 640-646页

作者：梁秀竹汤栋霖张水洞华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640 华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510640

由ε-CL单体催化开环聚合的聚己内酯(PCL)力学和生物相容性良好,广泛用于医疗领域。与生物降解处理方法相对比,对废弃的PCL塑料进行催化解聚回收ε-CL单体和对其进行开环再聚合的策略,可减少碳排放量,并充分利用这种高值的生物降解塑料... 详细信息

由ε-CL单体催化开环聚合的聚己内酯(PCL)力学和生物相容性良好,广泛用于医疗领域。与生物降解处理方法相对比,对废弃的PCL塑料进行催化解聚回收ε-CL单体和对其进行开环再聚合的策略,可减少碳排放量,并充分利用这种高值的生物降解塑料。本论文考察了五种不同催化剂对PCL化学解聚效率和产物的影响规律,发现以异辛酸亚锡能高效催化PCL化学解聚。继而深入考察异辛酸亚锡含量、温度和反应时间等参数对PCL热解聚行为的调控机理,采用液相色谱、MS和NMR等方法分析解聚产物的组成,通过热重分析表征其解聚活化能影响因素,阐述高选择性催化解聚PCL为ε-CL单体机理,并获得ε-CL单体回收率超过91%的实验参数。对解聚回收的ε-CL单体进行开环聚合制备PCL,采用^(1)H NMR,GPC,DMA、DSC、XRD和拉伸实验等分析方法对产物结构与性能进行表征,实验结果发现回收再聚合的PCL分子量、拉伸强度和断裂延展率分别超过50 Kda,20 MPa和800%,与PCL原料相当,具有再次使用的价值。

关键词：聚己内酯异辛酸亚锡催化解聚高选择性闭环回收

带双侧烷基蓖麻油聚氨酯的氢键及其耐湿热性能

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塑料工业 2024年第5期52卷 77-82,123页

作者：曾妍易玉华华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641

为了改善生物质蓖麻油基聚氨酯(CO—PU)的韧性和耐湿热性能,通过CO与聚己二酸-2-丁基-2-乙基-1,3丙二醇酯二醇(PBEPG)组成混合软段制备聚氨酯(PU)材料,在PU分子主链上引入对称双疏水烷基。红外光谱(FTIR)分析、动态力学分析(DMA)和热重... 详细信息

为了改善生物质蓖麻油基聚氨酯(CO—PU)的韧性和耐湿热性能,通过CO与聚己二酸-2-丁基-2-乙基-1,3丙二醇酯二醇(PBEPG)组成混合软段制备聚氨酯(PU)材料,在PU分子主链上引入对称双疏水烷基。红外光谱(FTIR)分析、动态力学分析(DMA)和热重分析(TG)结果表明,随PBEPG质量分数的提高,PU软硬段间微相分离程度提高,玻璃化转变温度降低,最大热降解温度提高。当CO∶PBEPG(质量比)为70∶30时,PU的断面形貌为韧性断裂,拉伸强度为21.4 MPa,相对湿度100%、100℃环境下老化60 h后拉伸强度保持率为90%,表现出较高的力学强度和耐湿热性能。

关键词：蓖麻油基聚氨酯烷基侧基耐湿热性能氢键

对位芳纶短切纤维对聚苯腈树脂力学性能的影响

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中国塑料 2024年第3期38卷 13-17页

作者：周子玉桑晓明耿旭肖晓红黄晓祥陈兴刚华北理工大学材料科学与工程学院高分子材料系河北唐山063210

利用氯磺酸磺化对位短切芳纶纤维表面来引入—SO_(2)Cl基团,40 mmol/L的氯磺酸磺化改性效果最佳。利用苯基三乙氧基硅烷偶联剂对对位短切芳纶纤维进行二次改性,成功在纤维表面接枝偶联剂。将改性对位短切芳纶纤维与苯腈单体采取原位聚... 详细信息

利用氯磺酸磺化对位短切芳纶纤维表面来引入—SO_(2)Cl基团,40 mmol/L的氯磺酸磺化改性效果最佳。利用苯基三乙氧基硅烷偶联剂对对位短切芳纶纤维进行二次改性,成功在纤维表面接枝偶联剂。将改性对位短切芳纶纤维与苯腈单体采取原位聚合方法制备聚苯腈/对位短切芳纶纤维复合材料,研究不同纤维含量对复合材料力学性能的影响。结果表明,其中纤维含量为0.5%(质量分数,下同)时,复合材料力学性能最佳,储能模量达4137 MPa,玻璃化转变温度达350℃,弯曲模量达4467 MPa。

关键词：短切对位芳纶纤维磺化改性聚苯腈树脂力学性能

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自乳化硫共聚物的合成及绿色交联胶乳

高分子学报 2024年第8期55卷 966-975页

作者：易俊博唐征海汪冬郭宝春张立群华南理工大学材料科学与工程学院、前沿弹性体研究院、广东省高等学校能源与信息高分子材料基础研究卓越中心广州510640

近年来,以元素硫和乙烯基单体经反向硫化合成硫共聚物受到广泛关注.本研究基于元素硫、聚山梨酯80和1,3-二异丙烯基苯反向硫化制备了一种在水中可自乳化的硫共聚物(STD),研究了单体投料比对STD结构和产率的影响.激光粒度分布分析仪和扫... 详细信息

近年来,以元素硫和乙烯基单体经反向硫化合成硫共聚物受到广泛关注.本研究基于元素硫、聚山梨酯80和1,3-二异丙烯基苯反向硫化制备了一种在水中可自乳化的硫共聚物(STD),研究了单体投料比对STD结构和产率的影响.激光粒度分布分析仪和扫描电子显微镜结果表明,STD乳液平均粒径约76nm,可长时间稳定分散.进一步,将STD作为羧基丁腈橡胶胶乳交联剂,系统研究了STD含量和结构对交联橡胶性能的影响规律.研究表明,STD中硫的含量和聚山梨酯80的含量分别通过影响交联密度和增塑效应共同决定交联橡胶性能.相较于硫磺水分散体,STD乳液更稳定、粒径更小、反应活性更高,无需使用有害的含锌促进剂即可实现胶乳交联,且交联网络力学性能更优异,为胶乳绿色交联和制品高性能化提供了一种新途径.

关键词：反向硫化胶乳绿色交联硫共聚物

高强韧可重构C―N键交联弹性体的制备与性能

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功能高分子学报 2024年第1期37卷 15-22页

作者：黄晶郭宝春江南大学化学与材料工程学院合成与生物胶体教育部重点实验室江苏无锡214122 华南理工大学材料科学与工程学院广州510641

首先以双(甲苯磺酰氧基)丙烷(BTP)为交联剂使丁苯吡橡胶(VPR)交联,生成基于对甲苯磺酸吡啶鎓盐的C―N键交联丁苯吡橡胶(VPR-BTP),然后引入铜离子(Cu2+),制得基于C―N键和Cu2+-吡啶配位键的双重动态键交联弹性体VPR-BTP-Cu。通过红外光谱... 详细信息

首先以双(甲苯磺酰氧基)丙烷(BTP)为交联剂使丁苯吡橡胶(VPR)交联,生成基于对甲苯磺酸吡啶鎓盐的C―N键交联丁苯吡橡胶(VPR-BTP),然后引入铜离子(Cu2+),制得基于C―N键和Cu2+-吡啶配位键的双重动态键交联弹性体VPR-BTP-Cu。通过红外光谱、X射线光电子能谱仪、动态热机械分析仪、透射电镜等研究了Cu2+含量对VPR-BTP-Cu的结构与性能的影响。结果表明:BTP能够有效交联VPR,VPR-BTP-Cu具有良好的重构能力;同时,Cu2+的引入大幅提高了VPR-BTP的力学性能;当Cu2+的质量分数为9%时,VPR-BRP-Cu的强度和韧性分别比VPR-BTP提高了6.6和6.3倍。此外,VPR-BTP-Cu表现出可重构形状记忆功能。

关键词：弹性体 C―N烷基交换牺牲键强韧化可重构形状记忆

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高频高场电子顺磁共振技术在自旋量子态研究中的应用

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仪器仪表学报 2024年第3期45卷 144-156页

作者：袁嘉悦付鹏翔高松蒋尚达周珅国防科技大学理学院量子信息研究所长沙410073 华南理工大学自旋科技研究院广州511442 北京大学化学与分子工程学院北京100871

电子顺磁共振(EPR)技术是研究具有未成对电子的顺磁性物质的电子结构与动力学信息的有效分析方法,广泛应用于生物医药、化学、材料科学、辐射检测与量子信息处理等领域。与传统的X波段(9.5 GHz)EPR相比,高频EPR具有更高的分辨率、灵敏... 详细信息

电子顺磁共振(EPR)技术是研究具有未成对电子的顺磁性物质的电子结构与动力学信息的有效分析方法,广泛应用于生物医药、化学、材料科学、辐射检测与量子信息处理等领域。与传统的X波段(9.5 GHz)EPR相比,高频EPR具有更高的分辨率、灵敏度与初始化效率等诸多优势,在研究分子中电子自旋的量子性质方面具有重要应用价值。简要介绍了高频高场电子顺磁共振技术的发展、原理、特点与仪器构造等,重点介绍了其在自旋量子态研究中的应用,并对其未来进行了展望。高频高场电子顺磁共振技术可详细表征分子中电子自旋的磁能级结构并对其进行高效精准的量子相干操控,进一步可演示量子算法与逻辑门等。

关键词：电子顺磁共振电子自旋量子相干操控分子自旋量子位

疏水二氧化硅粒子的制备及超疏水改性聚氨酯树脂

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高分子材料科学与工程 2024年第1期40卷 8-16页

作者：刘晓庆杨进华南理工大学轻工科学与工程学院造纸与污染控制国家工程研究中心制浆造纸国家重点实验室广东广州510640

为了制备具有稳定超疏水性能的改性水性聚氨酯树脂,受“荷叶效应”的启迪,以十二烷基三乙氧基硅烷(DTES)的碱性水解反应为基础,通过SiO_(2)粒子表面硅羟基的接枝反应,在其表面引入低表面能的长链烷烃结构,制备了微胶囊包覆型的具有疏水... 详细信息

为了制备具有稳定超疏水性能的改性水性聚氨酯树脂,受“荷叶效应”的启迪,以十二烷基三乙氧基硅烷(DTES)的碱性水解反应为基础,通过SiO_(2)粒子表面硅羟基的接枝反应,在其表面引入低表面能的长链烷烃结构,制备了微胶囊包覆型的具有疏水效应的二氧化硅粒子。通过红外光谱、X射线衍射、扫描电镜等手段表征其结构,确定了疏水改性粒子的制备方法和规律。将自制改性SiO_(2)粒子与水性聚氨酯树脂(WPU)进行物理共混,制备出具有超疏水性能的水性聚氨酯涂料。采用差示扫描量热分析和热重分析表征涂料的共混性能及耐热性能,采用扫描电镜和原子力显微镜量化分析涂层特征及表面形貌,采用接触角测试表征水性涂层的超疏水性能及表面能的变化。结果显示,自制疏水粒子迁移到环氧树脂表面,通过化学作用和物理缠结形成强烈的界面结合,使其表面微纳结构稳定且持久,结合长链烷烃的低表面能修饰,赋予共混树脂超疏水性能,接触角达到158°,而涂层的均方根粗糙度(Rq)由纯WPU的7.82 nm增大至101 nm,平均粗糙度(Ra)由6.24 nm增大至77.9 nm,表面粗糙度大大提升。将水性树脂的水性化制备与超疏水性能相结合,制备了绿色环保具有自清洁效应的水性聚氨酯,而形成的特殊的树脂涂层表面在苛刻环境中保持了结构的稳定性和持久性,表现出优异的耐磨和耐化学腐蚀性能。

关键词：粒子设计水性聚氨酯超疏水表面能微胶囊包覆