含氟丙烯酸酯共聚物制备超疏水表面及其形成机理的研究

以丙烯酸全氟烷基乙基酯和甲基丙烯酸甲酯为共聚单体, 分别以用微乳液聚合法和溶液聚合法制备的无规共聚物和用可逆加成-断裂链转移制备的嵌段共聚物作为成膜共聚物, 并以1,1,2-三氟三氯乙烷作为溶剂, 采用溶剂挥发成膜法可以直接制备出超疏水膜, 聚合物膜对水的接触角可达160°. 改变聚合物结构和成膜条件, 探讨了该类超疏水膜的形成机理和影响因素. 发现膜的表面形貌和疏水性与共聚物的组成、结构、分子量以及成膜条件密切相关, 随着共聚物中氟含量的增大, 膜的表面形貌都趋于平滑; 而且, 无规共聚物比嵌段共聚物更易形成粗糙度好的膜; 同时, 较大的聚合物分子量和适宜的高的成膜温度都对形成粗糙结构有利.     

带有羧基的含氟丙烯酸酯共聚物的制备及超疏水性能研究

以甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸全氟烷基乙基酯为单体,以可逆加成-断裂链转移方法合成含氟嵌段共聚物,同时以常规自由基溶液聚合制备相似组成的无规共聚物.采用溶剂挥发成膜方法成膜,研究共聚物组成与结构对膜表面形貌和疏水性能的影响.结果表明,羧基单体的引入改变了含氟丙烯酸酯聚合物的溶解性能和成膜性能,使用常用溶剂就可...     

用含氟丙烯酸酯无规共聚物制备超疏水膜

用微乳液聚合法制备了丙烯酸全氟烷基乙酯和甲基丙烯酸甲酯的无规共聚物,并对其进行了表征.采用溶剂挥发成膜法一步制备了具有超疏水性的该聚合物膜,水滴在该聚合物膜上的静态接触角可达151°~160°,滚动角小于3°.通过扫描电子显微镜观察发现该聚合物膜表面分布了许多乳突状突起和微孔洞,并具有微米和纳米尺度相结合的复合杂化结构.该类超疏水表面的形成是由适度粗糙的表面和低表面能相互结合引起的.探讨了该类超疏水膜的形成机理.     

热处理对超疏水性含氟丙烯酸酯共聚物膜表面性能的影响

以微乳液聚合法和溶液聚合法制备丙烯酸全氟烷基乙基酯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物, 以1,1,2-三氟三氯乙烷为溶剂, 采用溶剂挥发成膜法直接制备出超疏水膜, 并研究120 ℃热处理对超疏水膜表面性能的影响. 对于用乳液聚合方法制备的超疏水膜, 随着热处理时间的延长, 滚动角表现出先逐渐增大直至完全不能滚动, 然后重新回复到极小滚动角的特殊变化过程, 而静态接触角只是略微减小, 完全不同于热处理对平滑的含氟聚合物表面接触角的影响. 扫描电镜结果显示, 聚合物膜表面形貌对应出现从微/纳复合粗糙结构到微孔粗化并重新形成微/纳复合多层粗糙结构的变化.     

一种可溶性低表面自由能聚合物的制备及其表面性质

用全氟辛酸和甲基丙烯酸羟丙酯 (HPMA)为原料 ,合成了具有低表面自由能 ( 1 4 2mN m)的聚合物聚甲基丙烯酸全氟辛酰氧丙基酯 (PFPMA) ,接触角的测定表明聚合物具有较好双疏性 (疏水 疏油性 ) ,其对水的接触角高达 1 1 5°,对正十六烷的接触角为 75°.     

利用Breath Figures法制备具有蜂窝状结构的 PMMA/TBT复合膜

以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和钛酸四丁酯(TBT)的氯仿溶液为铸膜溶液,采用Breath Figures法制备了蜂窝状结构的PMMA/TBT多孔阵列薄膜,采用SEM、JR、XRD对制备的多孔膜进行了表征,探讨了聚合物浓度、PMMA/TBT配比以及水解抑制剂对膜蜂窝状结构的影响.实验结果表明,起始溶液浓度为20～30m...     

水蒸汽辅助法制备PLLGA蜂窝状多孔膜

以疏水性高分子L-丙交酯-乙交酯共聚物（PLLGA）为膜材质,以十二烷基硫酸钠为添加剂,在高湿度气氛环境中使用浇铸成膜的方法制得了具有规整蜂窝状结构的薄膜,研究了环境温度、湿度和聚合物溶液浓度等因素对孔结构的影响.结果表明,表面活性剂是疏水性膜材质能否形成蜂窝状结构的关键因素.     

呼吸图法制备聚亚甲基-b-聚甲基丙烯酸甲酯多孔薄膜

首先利用叶立德活性聚合和原子转移活性自由基聚合(ATRP)相结合制备了三个不同链段比的聚亚甲基-b-聚甲基丙烯酸甲酯(PM-b-PMMA)两嵌段聚合物. 接着以它们为原料, 利用静态呼吸图方法在四种不同溶剂中制备了一系列的具有蜂窝状表面的多孔薄膜, 用扫描电子显微镜(SEM)观察了多孔薄膜的形貌. 研究了溶剂、溶液浓度、聚合物链段长度及链段比等因素对多孔薄膜表面孔的大小和分布的影响. 结果表明: 当PM_2k-b-PMMA_2k嵌段聚合物浓度为3 wt%、溶剂为二硫化碳(CS₂)和二氯甲烷(CH₂Cl₂)时, 可以通过静态呼吸图方法制备出孔径为纳米级(520 nm)和微米级(1.1 μm)的较为规整的多孔薄膜. 多孔薄膜表面的孔径随PM-b-PMMA浓度的减小而增大|两嵌段聚合物中两个链段的长度及其链段比的变化对多孔膜表面孔径均产生较大的影响.     

含多面体低聚倍半硅氧烷杂化毛细管整体柱的制备及修饰

本文采用自由基聚合法原位制备了两种杂化毛细管整体柱。首先以含有一个甲基丙烯酸基团的多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)试剂(Bu-POSS)为单体、以含有多个甲基丙烯酸基团的POSS试剂(POSS-MA)为交联剂在二元致孔剂(正丙醇/聚乙二醇400)和引发剂(偶氮二异丁腈)存在下发生热引发聚合,在毛细管中形成聚(Bu-POSS-co-POSS-MA)杂化整体柱;另外仅以POSS-MA为单体在相同条件下制备聚(POSS-MA)杂化整体柱,并将这两种杂化整体柱应用于小分子的毛细管液相色谱(cLC)分析。结果表明,含POSS杂化整体柱具有制备简单、重现性好以及稳定性高的特点。此外,利用聚(POSS-MA)杂化整体柱表面剩余的甲基丙烯酸基团,可以将功能单体(甲基丙烯酸硬脂酸酯等)化学键合到整体柱上,不但可以提高色谱柱效,而且使其具有不同的选择性。本文所发展的以POSS试剂为原料采用自由基聚合法制备杂化整体柱的方法为新型杂化整体柱的制备提供了一种新思路。     

碱性直接甲醇燃料电池含氟阴离子交换膜的制备及性能研究

以甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯和甲基丙烯酸三氟乙酯为单体,经过自由基聚合反应、成膜和碱化3个步骤制备氢氧型的DMAEMA/TFMA聚合物阴离子交换膜,系统表征该聚合物膜的结构和性能.结果表明:室温下其电导率可达10-2 S.cm-1;该膜的甲醇渗透系数低于10-7 cm2.s-1;以该膜组装的单电池在室温下的最大功率密度为43.2 mW/cm2,在燃料电池中有良好的应用前景.     

丙烯酰胺多面体低聚倍半硅氧烷在超临界CO2中的RAFT聚合

以超临界CO₂为聚合介质, 硫代苯甲酰基特丁基硫酯(TTBT)为链转移剂, 通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合制备了聚丙烯酰胺多面体低聚倍半硅氧烷(PAMPOSS)均聚物及其与甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的嵌段共聚物(PAMPOSS-b-PMMA). 对产物结构组成和分子量及其分布进行表征. 结果表明, 在TTBT的控制下, POSS的均聚物和嵌段共聚物具有高分子量及窄分子量分布. 含POSS单体在超临界CO₂中为均相聚合, POSS聚合物的结晶性在一定程度上影响其在超临界CO₂中溶解性.     

核壳结构三元含氟丙烯酸酯乳液的制备及表征

以甲基丙烯酸三氟乙酯(Actyflon-G03)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为原料,采用质量比为 1/1 的 OP-10/SDS 复合乳化荆,利用种子乳液聚合法,合成了核壳结构共聚物乳液.研究了温度对聚合反应、氟单体含量对聚合物膜吸水性及硬度的影响,采用 DSC、SEM-EDX、TEM 表征了共聚物膜的性能及乳胶粒子特征.结果表明:当 Actyflon-G03 含量为 23.28%时,核壳型结构粒子呈球形分布,粒径约为 80～110 nm,膜吸水率最低,硬度最高,并有 75.85%的最大转化率和 0.58%的最低凝胶率.SEM-EDX 分析显示,氟原子在成膜过程中向膜表面迁移,降低了膜的表面能.     

成膜溶剂与氟化嵌段共聚物膜的表面富集行为

利用接触角、XPS、SFG、AFM等技术研究了环己酮、甲苯和三氟甲苯为成膜溶剂所得聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚（甲基丙烯酸-2-全氟辛基乙酯）（PMMA—b—PFMA）嵌段共聚物膜的表面结构与性能．发现浇铸成膜时成膜溶剂对聚合物氟化组分向表面富集程度的影响相对较小,而旋涂成膜时溶剂的影响很大．不管以何种形式成膜,三氟甲苯溶剂最有利于氟化组分向表面富集,甲苯次之,环己酮最差．这一现象与溶剂的挥发速度无关．聚合物在溶液中的聚集结构、气／液界面结构是造成成膜方式对聚合物表面结构与性能产生巨大影响的主要原因．当聚合物在溶液中形成以PFMA为核、PMMA为冠的胶束结构时,在溶液固化过程中氟化组分向表面富集需要较长的时间,这时由于成膜方法直接影响溶液的固化速度,造成其对氟化组分向表面富集的程度影响很大．当聚合物在溶液中以单分子或松散聚集体存在,在溶液固化过程中氟化组分向表面富集的速度很快,这时成膜方法对氟化组分向表面富集的程度影响很小．以上结果无论对理论研究还是应用研究都具有重要意义．     

B段选择性成膜溶剂对 ABC 型氟化三嵌段共聚物氟化组分表面富集行为的影响

利用ATRP技术合成聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚甲基丙烯酸丁酯(或聚甲基丙烯酸十八烷基酯)-b-聚(甲基丙烯酸2-全氟辛基乙酯)(PMMA230-b-PBMA12(或PODMA12)-b-PFMAn)嵌段共聚物.通过X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、动态光散射(DLS)等技术研究了中间段选择性成膜溶剂对氟化...     

核壳型含氟丙烯酸酯共聚物的合成及性能

采用饥饿态半连续种子乳液聚合方法, 在十二烷基硫酸钠(SDS)/辛基苯基聚氧乙烯醚(TX-10)复合乳化剂的作用下, 分别选用甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEM)、甲基丙烯酸六氟正丁酯(HFBM)和甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFHM)为含氟单体, 合成以丙烯酸正丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和含氟单体为原料的核壳型结构含氟丙烯酸酯共聚物乳液. FTIR, 1H NMR, TEM和DSC分析结果显示, 获得了BA/MMA/含氟单体的共聚物乳液, 且乳液具有明显的核壳结构. DSC, TGA和SEM-EDX的分析显示, 核壳型结构的共聚物具有优异的热力学稳定性能和成膜性能; 长侧链或短侧链含氟单体对共聚物的热稳定性影响不明显, 但侧链较长的含氟单体所获得的聚合物在成膜过程中更易向表面迁移, 更能体现含氟聚合物的优点.     

氟化嵌段共聚物组成、溶液性质与其固化后的表面结构

采用ATRP技术合成了不同含氟段长度的聚甲基丙烯酸甲酯一b．聚（甲基丙烯酸一2．全氟辛基乙酯）（PMMA144-b-PFMAn）嵌段共聚物．利用接触角、XPS、SFG、表面张力、DLS等技术研究了不同含氟段长度PMMA144-b-PFMAn溶液气／液界面性质、聚合物分子在溶液中的聚集行为与其固化后表面结构与性能．发现含少数几个氟化结构单元的嵌段共聚物就呈现出优异的疏水疏油性．含氟段的增长其表面性能反而下降．对其表面结构进行研究发现,含氟量的增加,使含氟组分在表面富集程度的增加有限,F／C比则随深度的增加而增加．同时全氟烷基在表面的排列有序性下降．当氟化结构单元的长度为10时,共聚物的表面层反而出现了PMMA的链段．原因主要是由于含氟段的长度影响嵌段共聚物分子在溶液中的聚集结构和气／液界面结构,从而影响固化过程中其表面结构的形成．结果表明,高含氟量的聚合物不一定具有优异的表面性能,合适的溶液性质对含氟聚合物表面结构的形成具有重要的影响．     

聚合物纳米杂化材料的控制合成、自组装及功能化

聚合物纳米杂化材料的制备及功能化是当前国际前沿研究课题之一.特殊结构的聚合物可以通过分子间特殊相互作用,在纳米尺度上自发地组装成具有特殊结构和形态的集合体,这类材料在新材料、电子以及生物医学等领域具有广泛的应用前景.本文介绍国内外,特别是厦门大学在双亲性分子及嵌段共聚物的模板自组装、基于POSS单体纳米构筑单元以及POSS嵌段聚合物自组装的有机/无机纳米杂化材料、模板控制导电高分子材料纳米形态构筑等领域材料的可控合成和组装,与此同时对相关材料的性能及功能化应用进行了简要的讨论.     

溶剂散逸自组装法制备超疏水针垫阵列膜

利用溶剂散逸自组装方法,以聚苯乙烯、聚十二烷基丙烯酰胺-6-丙烯酰胺基己酸(CAP)和三氯甲烷为原料,在平滑的固体基质上制备了有序多孔膜,该膜上下表面可在外力作用下发生分离,得到具有微米级超疏水针垫阵列膜。结果表明,制得的聚苯乙烯膜具备超疏水性质,与水接触角达158°。     

用多官能链转移剂通过普通自由基聚合制备两亲性杂臂星形聚合物

以偶氮二异丁腈为引发剂,四(3-巯基丙酸季戊四醇四酯)(PETMP)为链转移剂进行甲基丙烯酸甲酯(MMA)的自由基聚合,得到了含有残余巯基的聚甲基丙烯酸甲酯大分子链转移剂(HS-PMMA).然后,以HS-PMMA作为大分子链转移剂进行甲基丙烯酸叔丁酯(tBMA)的自由基聚合,合成了杂臂星形聚合物.最后,将所得杂臂星形聚合物的PtBMA链段水解得到了两亲性杂臂星形聚合物.     

微尺度铜管催化三臂星形聚合物的制备

利用微尺度Cu(0)催化可逆失活自由基聚合的方法设计并合成了具有三臂星形结构的聚甲基丙烯酸酯类嵌段共聚物，并通过核磁共振、凝胶渗透色谱、流变等方法对聚合物的结构和性能进行了研究.首先，设计并搭建了微尺度铜管催化的聚合反应平台，以1,1,1-三(2-溴异丁酰氧甲基)乙烷为引发剂，高效合成了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚甲基丙烯酸十二烷基酯(PLMA)均聚物，研究表明微尺度铜管催化的可逆失活自由基聚合反应速率快，聚合过程可控，制备的聚合物分子量调节范围宽，分子量分布窄.通过铜管微反应单元的串联，制备了PMMA-b-PLMA共聚物.实验结果表明微尺度下铜管催化制备的聚甲基丙烯酸酯类嵌段共聚物具有结构可控，分子量可调节，分子量分布窄，分子链为三臂星形结构等特点.以制备的PMMA-b-PLMA和PMMA-b-聚甲基丙烯酸十六烷基酯(PMMA-b-PHMA)为润滑油添加剂，实现了对烷烃类润滑油缠结性能的响应性调节，提高了润滑油在不同温度下的黏度保持率.本研究为高效合成和应用三臂星形结构的聚甲基丙烯酸酯类聚合物提供了新的方法.