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高强度两性离子聚合物防污减阻水凝胶涂层的制备

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高分子学报 2024年第1期55卷 99-107页

作者：陈再宏虞海超吴子良左敏宋义虎杜淼郑强高分子合成与功能构造教育部重点实验室浙江大学高分子科学与工程学系杭州310027 山西浙大新材料与化工研究院太原030000

在两性离子甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱(SBMA)聚合物体系中引入天然、易得的κ-卡拉胶(κ-CG)调控前体溶液的流变行为,采用涂覆工艺在硅烷偶联剂处理的玻璃表面制备了多组分双网络水凝胶涂层,并用锆离子(Zr4+)配位交联强化κ-CG网络结构.... 详细信息

在两性离子甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱(SBMA)聚合物体系中引入天然、易得的κ-卡拉胶(κ-CG)调控前体溶液的流变行为,采用涂覆工艺在硅烷偶联剂处理的玻璃表面制备了多组分双网络水凝胶涂层,并用锆离子(Zr4+)配位交联强化κ-CG网络结构.双网络结构使两性离子水凝胶涂层的力学强度得到显著提高,其拉伸强度、断裂伸长率和杨氏模量最高可达2.51 MPa、1620.76%和1.67 MPa.该水凝胶涂层在玻璃表面呈强粘接状态,粘接能达2500 J·m^(-2).该水凝胶涂层在不同介质中均表现出较低的溶胀度,可避免因变形导致的涂层脱落.同时,SBMA使水凝胶表面形成致密水合层,在防污、减阻方面表现优异.

关键词：两性离子聚合物双网络水凝胶涂层力学性能防污性能

亲-亲/疏-疏双子界面在复杂流体中润滑行为的研究

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高分子学报 2024年第8期55卷 1081-1090页

作者：胡志军孙钟媛陈华陈璐杜淼宋义虎郑强浙江科技大学环境与资源学院杭州310023 浙江大学高分子科学与工程学系高分子功能构造与合成教育部重点实验室杭州310058

植入医用软材料摩擦行为对材料植入效果及副作用有决定性影响.分别以临床常用聚二甲基硅氧烷(PDMS)弹性体及类生物组织材料聚丙烯酰胺(PAM)水凝胶为摩擦副,采用丙烯酸衍生聚合物(EMT-10)水分散液为摩擦介质,构建摩擦系统,研究摩擦曲线... 详细信息

植入医用软材料摩擦行为对材料植入效果及副作用有决定性影响.分别以临床常用聚二甲基硅氧烷(PDMS)弹性体及类生物组织材料聚丙烯酰胺(PAM)水凝胶为摩擦副,采用丙烯酸衍生聚合物(EMT-10)水分散液为摩擦介质,构建摩擦系统,研究摩擦曲线变化趋势及其影响因素.结果显示,疏水PDMS弹性体对EMT-10聚合物具有较强的吸附作用,其润滑液层由摩擦界面吸附和受限空间束缚的EMT-10聚合物链共同构成.与疏水PDMS弹性体相比,亲水PAM水凝胶与EMT-10聚合物链吸附作用弱,润滑液层由水凝胶表面本体网链和束缚EMT-10聚合物链组成.相对液膜厚度参数可关联界面性质与润滑介质流变行为,判断摩擦系统所处摩擦曲线区域及变化趋势.

关键词：润滑双子界面硅橡胶水凝胶

离子液体对天然橡胶/丁腈橡胶/白炭黑纳米复合材料应变软化行为的影响

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高分子学报 2024年

作者：李承宇宋义虎高分子合成与功能构造教育部重点实验室浙江大学高分子科学与工程学系

基于橡胶共混物基体的纳米复合材料在大幅振荡剪切和循环拉伸的作用下呈现应变软化行为，但因界面相互作用、相区尺寸和粒子分布等问题而少有研究涉及其调控机理和方法 .本研究采用离子液体(IL)1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐调控白炭黑填充... 详细信息

基于橡胶共混物基体的纳米复合材料在大幅振荡剪切和循环拉伸的作用下呈现应变软化行为，但因界面相互作用、相区尺寸和粒子分布等问题而少有研究涉及其调控机理和方法 .本研究采用离子液体(IL)1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐调控白炭黑填充天然橡胶(NR)/丁腈橡胶(NBR)并用胶纳米复合材料的相区结构、粒子分散性、硫化动力学和应变软化行为.结果表明，IL可促进橡胶硫化，降低NBR相区尺寸和橡胶相溶胀比，提高二硫键含量.在大幅动态剪切中，IL可减弱高填充纳米复合材料的Payne效应及其伴随的弱应变过冲行为；在大应变循环拉伸过程中，IL可在不影响滞后能密度的前提下降低软化能密度，减弱Mullins效应.研究结果为调控白炭黑在并用胶基体中的分散性及纳米复合材料的力学性能和应变软化行为提供了实验依据.

关键词：橡胶纳米复合材料白炭黑离子液体应变软化

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橡胶复合材料的Mullins效应

工程塑料应用 2024年第6期52卷 70-81页

作者：宋义虎李承宇高分子合成与功能构造教育部重点实验室杭州310027 浙江大学高分子科学与工程学系杭州310027

橡胶复合材料在大应变加载-卸载循环作用下总是发生应变软化和滞后性回复行为,即Mullins效应。该效应显著影响材料在循环载荷作用下的使役行为及其结构稳定性,但120年以来Mullins效应机理争议极大,其理论模型难以有效指导橡胶材料加工和... 详细信息

橡胶复合材料在大应变加载-卸载循环作用下总是发生应变软化和滞后性回复行为,即Mullins效应。该效应显著影响材料在循环载荷作用下的使役行为及其结构稳定性,但120年以来Mullins效应机理争议极大,其理论模型难以有效指导橡胶材料加工和Mullins效应调控。通过分析已提出的“填料结构”、填料-橡胶界面、橡胶相“破坏”等主要Mullins效应机理及其缺陷,结合Mullins效应所伴随的微观结构变化扼要介绍“破坏模型”及其理论的主要学术思想、应用和局限性,阐明理论研究分歧的主要原因。结合作者课题组的工作提出Mullins效应的黏弹性机制,展示若干Mullins效应调控策略,进一步展望理论研究和调控技术的发展方向。

关键词：橡胶复合材料 Mullins效应应变软化交联网络

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无溶剂纳米流体的流变行为与应用研究进展

高分子学报 2024年

作者：殷先泽杨诗文宋义虎郑强纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室武汉纺织大学材料科学与工程学院高分子合成与功能构造教育部重点实验室浙江大学高分子科学与工程学系

无溶剂纳米流体是由无机或有机纳米粒子核及锚定在其表面冠状层组成的具有类液行为的纳米材料，是一种宏观均匀体系，具有无挥发性、纳米核分散稳定性、流变可控性和结构可调性等特点.然而，无溶剂纳米流体结构和流变调控原理关系尚不明... 详细信息

无溶剂纳米流体是由无机或有机纳米粒子核及锚定在其表面冠状层组成的具有类液行为的纳米材料，是一种宏观均匀体系，具有无挥发性、纳米核分散稳定性、流变可控性和结构可调性等特点.然而，无溶剂纳米流体结构和流变调控原理关系尚不明确.本文综述了无溶剂纳米流体的设计原则和制备策略，从非均质动力学和冠状层分子构象及其转变等方面分析了冠状层受限动力学、应变局域化行为对无溶剂纳米流体类液-类固转变及类液体剪切变稀、类固体剪切屈服行为的影响机制，总结了纳米核、冠状层分子、冠状层链长、核-冠相互作用、温度及合成方式等因素对无溶剂纳米流体流变行为的影响，介绍了无溶剂纳米流体在导热、润滑、能源、气体分离、油水分离、生物医用等方面的研究进展.最后，总结了无溶剂纳米流体应用性能和使役稳定性研究所面临的挑战，提出了需要解决的关键科学问题.

关键词：无溶剂纳米流体微观结构流变机理分子构象

超韧PLA/m-POE/P(BF-PBAD)复合材料的制备与性能

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材料科学与工程学报 2024年第3期42卷 351-361页

作者：李智陈锋邱碧薇上官勇刚郑强材料与化学学院上海理工大学上海200093 高分子合成与功能化教育部重点实验室浙江大学高分子科学与工程系浙江杭州310027

采用自制的生物基聚酯弹性体P(BF-PBAD)成功制备了一种新型超韧聚乳酸/甲基丙烯酸缩水甘油酯改性聚烯烃弹性体/生物基聚酯弹性体(PLA/m-POE/P(BF-PBAD))复合材料,并对其性能及增韧机制进行了研究。当P(BF-PBAD)含量仅为3份时,复合材料... 详细信息

采用自制的生物基聚酯弹性体P(BF-PBAD)成功制备了一种新型超韧聚乳酸/甲基丙烯酸缩水甘油酯改性聚烯烃弹性体/生物基聚酯弹性体(PLA/m-POE/P(BF-PBAD))复合材料,并对其性能及增韧机制进行了研究。当P(BF-PBAD)含量仅为3份时,复合材料的冲击强度达到42 kJ/m^(2),相比纯PLA提高了14倍,呈现出良好的增韧效果。此外,复合材料还具有优异的机械性能,拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度及弯曲模量分别达到40 MPa、120%、50 MPa和1800 MPa。与纯PLA相比,该复合材料表现出好的热稳定性,玻璃化转变温度和熔融温度均得到提升。P(BF-PBAD)的引入使得复合材料在二次升温过程中的冷结晶行为增强。基于对复合材料相形貌、动态力学等结果的分析,发现PLA/m-POE/P(BF-PBAD)复合材料的增韧主要缘于聚合物界面相容性的提高。

关键词： PLA复合材料界面增容冲击韧性

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仿生各向异性结构复合水凝胶及其流变学行为

高分子学报 2024年第8期55卷 1069-1080页

作者：张雪慧王艳芹郑强太原理工大学材料科学与工程学院太原030024 太原理工大学生物医学工程学院太原030024 山西浙大新材料与化工研究院太原030001 高分子合成与功能构造教育部重点实验室浙江大学高分子科学与工程学系杭州310027

仿生构筑具有动态黏弹性行为的细胞外微环境,是组织工程领域细胞外基质(ECM)设计的重要策略.本研究通过定向冷冻和限域拉伸干燥再溶胀的协同策略构建了具有各向异性结构的聚乙烯醇(PVA)/纤维素纳米纤维(CNF)复合水凝胶.所制备的复合水... 详细信息

仿生构筑具有动态黏弹性行为的细胞外微环境,是组织工程领域细胞外基质(ECM)设计的重要策略.本研究通过定向冷冻和限域拉伸干燥再溶胀的协同策略构建了具有各向异性结构的聚乙烯醇(PVA)/纤维素纳米纤维(CNF)复合水凝胶.所制备的复合水凝胶呈现出平行于定向冷冻方向的取向纤维排列结构.流变学实验结果表明,PVA/CNF复合水凝胶具有各向异性的动态模量(G′_(∥)=(76.77±1.61)kPa和G′_(⊥)=(42.93±1.34)kPa;G″_(∥)=(5.44±0.26)kPa和G″_(⊥)=(3.71±0.13)kPa),其储能模量(G′)和损耗模量(G″)在低频率和低应变区域随PVA含量的增加而增大,随CNF含量的增加呈现先增大后减小的变化趋势.应力松弛实验结果表明,复合水凝胶基质具有黏弹性特性.本文所总结的具有各向异性结构复合水凝胶的黏弹性性质及其规律,对于指导组织工程仿生ECM的设计及其对细胞生物行为的影响方面具有潜在的应用价值.

关键词：各向异性复合水凝胶细胞外基质流变行为应力松弛

常温下非晶态聚乙烯内聚能密度的测定及其应用

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高分子通报 2024年第2期37卷 263-269页

作者：徐涛傅智盛李寒莹高分子合成与功能构造教育部重点实验室山西浙大新材料与化工研究院高分子科学与工程学系浙江大学杭州310058 杭州星庐科技有限公司杭州310012 浙江大学-星庐科技高端聚烯烃联合研发中心浙江大学杭州310058 浙江大学高分子新物质创制国际研究中心杭州310058

内聚能密度描述了分子间作用力的大小,是高分子物理中最基础的概念之一。高聚物的物理性质很多都与内聚能密度密切相关。在高分子物理本科教学中,聚乙烯通常被描述为“用内聚能密度大小判断材料宏观用途”的唯一例外。该特例出现被归因... 详细信息

内聚能密度描述了分子间作用力的大小,是高分子物理中最基础的概念之一。高聚物的物理性质很多都与内聚能密度密切相关。在高分子物理本科教学中,聚乙烯通常被描述为“用内聚能密度大小判断材料宏观用途”的唯一例外。该特例出现被归因为聚乙烯的结晶性,而验证聚乙烯是否是例外的难题是无法得到常温下的非晶态聚乙烯。本文采用了一种α-二亚胺镍催化剂(NiB)催化乙烯加压聚合成功合成了常温下非晶态聚乙烯(重均分子量为2.01×10^(5)g/mol,分子量分布为1.80,支化度为107个支链/1000个碳,玻璃化转变温度为-63.1℃,密度为0.856 g/cm^(3))。采用最大特性黏度法测得聚乙烯的内聚能密度为259 J/cm^(3),与基团贡献法估算的数值十分接近;常温下,该非晶态聚乙烯宏观表现为橡胶态,符合橡胶态特性的普适规律。结果表明,非晶态聚乙烯的内聚能密度(<300 J/cm^(3))及其宏观表现(橡胶态)之间的关联并非例外,而是符合教科书上“用内聚能密度大小判断材料宏观用途”的一般规律。

关键词：高分子物理内聚能密度非晶态聚乙烯

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弱作用基有机发光材料

有机化学 2024年第8期44卷 2453-2468页

作者：沈钇灼罗康为徐清洋张鉴予孙景志张浩可唐本忠浙江大学高分子科学与工程学系高分子合成与功能构造教育部重点实验室浙江大学杭州国际科创中心浙江-以色列自组装功能材料联合实验室浙江大学绍兴研究院生命健康研究中心大健康材料分中心格罗宁根大学Stratingh化学研究所香港中文大学(深圳)理工学院深圳分子聚集体科学与工程研究院

近年来,在非共轭甚至完全不含π电子的结构中发现的反常发光现象引起了人们的广泛关注.然而,由于其发光机制不清以及发光性能较差,导致这一领域的发展较为缓慢.总结了近年来在此类弱作用基发光材料的空间共轭机理研究及性能调控方面的... 详细信息

近年来,在非共轭甚至完全不含π电子的结构中发现的反常发光现象引起了人们的广泛关注.然而,由于其发光机制不清以及发光性能较差,导致这一领域的发展较为缓慢.总结了近年来在此类弱作用基发光材料的空间共轭机理研究及性能调控方面的最新研究进展.首先,基于非共轭多芳基烷烃机理研究模型,提出了弱作用基发光材料的空间共轭机制,并开发了空间共轭的构象和基元电子结构调控策略,基于这些策略成功开发出了高效率全光色发射的弱作用基发光聚合物.与此同时,研究发现空间共轭在传统具有共轭结构的扭转分子中也广泛存在,被认为是聚集诱导发光效应的一个重要发光机理.

关键词：空间共轭弱相互作用荧光多芳基烷烃聚集诱导发光