基于Diels-Alder反应的可交联空穴传输材料的合成及其在聚合物发光二极管中的应用

设计合成了一种侧链含呋喃的可交联共轭聚合物空穴传输材料聚{2,7-[9,9-二(6-(2-呋喃甲氧基)己基)芴]-共-4,4′-(4″-丁基)三苯胺}(P1)和侧链含马来酰亚胺的共轭小分子交联剂N,N′-二[4-(6-马来酰亚氨基己基)苯基]-N,N′-二苯基联苯二胺(M1).基于呋喃和马来酰亚胺间Diels-Alder反应,P1和M1共混膜可在150°C下热处理快速交联形成具有优异抗溶剂性的薄膜,同时薄膜的光电性能可以通过控制P1和M1的共混比例进行有效调节.器件研究结果表明,基于P1+M1交联的薄膜表现出了优异的空穴传输、电子阻挡性质,应用于聚合物发光二极管时可有效避免由传统空穴传输材料聚3,4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)作为单一界面层引起的发光淬灭现象,使相应器件性能得到大幅提升.当M1添加量为10%时,相关器件表现出了最佳的器件性能,器件的最大电流效率为9.0 cd A~(-1),最大亮度为35681 cd m~(-2),启亮电压为3.2 V.     

基于Diels-Alder反应的热可逆交联聚乙烯的合成

分别以Ziegler-Natta催化剂和茂金属催化剂(rac-Et(Ind)_2ZrCl_2)引发乙烯/6-呋喃-1-己烯(FH)共聚合,合成了侧基含有呋喃取代基的聚乙烯。再以1,6-二马来酰亚胺基己烷(BMH)为交联剂,通过Diels-Alder反应制备了交联聚乙烯。利用~1H-NMR、DSC等对乙烯/FH共聚物结构进行了表征,利用FTIR、拉伸测试、蠕变实验等对交联聚乙烯的结构与性能进行测定。结果表明,通过改变马来酰亚胺与呋喃的比例可以调节聚乙烯的交联程度,同时Diels-Alder反应的热可逆性赋予交联聚乙烯重复加工性。     

离聚物及其共混体系的研究3.基于配位络合的增容作用

通过将苯乙烯(S)与少量的甲基丙烯酸(MAA)或马来酸酐(MA)共聚及甲基丙烯酸正丁酯(nBMA)与4-乙烯基吡啶(4-VP)共聚,从而在聚苯乙烯(PS)及聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA)链上分别引入了功能基团羧酸基(-CO-OH)、酸酐基(-CO-O-CO-)和吡啶基(-N)。通过与锌盐作用获得相应的离聚物(Ionomer)。用红外光谱(IR)表征了共聚物和离聚物的形成;差热分析(DSC)测定共聚物、离聚物和共混物的玻璃化转变温度(Tg)。研究结果表明,随着共聚物中功能基团含量的增加或者共聚物形成离聚物后,其玻璃化转变温度(Tg)提高了;而共聚物的共混物因羧酸基与吡啶基间的质子转移作用而提高了相容性。特别是在引入Zn~(2+)的共混物中,增容作用十分明显,这可归结于BMAVP中的吡啶基和SMAA-Zn~(2+)(或SMA-Zn~(2+))中的Zn~(2+)间的配位络合作用的贡献。     

基于Diels-Alder反应的自修复聚合物材料

Diels-Alder(DA)反应是一类二烯和亲二烯体进行的[4+2]环加成反应。基于DA反应及其逆过程的自修复聚合物材料近年来在形状记忆材料、可修复涂层、药物输送以及电子封装等领域取得广泛应用。DA反应制备自修复聚合物时通常使用含呋喃基团的化合物或低聚体作为二烯,马来酰亚胺化合物作为亲二烯体。其它的二烯-亲二烯体系如蒽-马来酰亚胺和环戊二烯-双环戊二烯等也被报道用来做自修复材料。本文根据二烯和亲二烯体的不同结构,综述了基于DA反应的自修复聚合物材料研究进展及应用,并探讨了其潜在发展方向。     

谷胱甘肽端基修饰聚己内酯的合成及在水溶液中的聚集行为

用开环聚合法合成了端基分别为巯基和马来酰亚胺基团的聚己内酯,利用马来酰亚胺与巯基的迈克尔加成反应和巯基之间的偶联反应,合成了两种端基为谷胱甘肽的聚己内酯(GS-PCL和GSS-PCL),利用核磁共振氢谱和凝胶渗透色谱表征了两亲性聚己内酯的结构.研究了这两种聚己内酯在水中的聚集行为,发现这两种聚已内酯都可在一定pH值下聚集形成球形胶束,胶束的形态、大小等受pH影响;同时,由GSS-PCL形成的聚集体还表现出氧化还原敏感性.     

可逆Diels-Alder反应

通过高效的反应精确合成功能分子已成为现代化学发展的趋势之一。基于呋喃/马来酰亚胺(MI)之间的Diels-Alder(D-A)反应作为一种高效的和高选择性的点击反应,克服了铜催化的叠氮/炔之间的1,3-偶极环化加成(CuAAC)反应中引起的金属污染等缺点,为生物医药载体、功能性材料的制备提供更可行的途径。同时,呋喃/MI之间的D-A反应具备原料易得、反应条件温和及易发生retro D-A(rD-A)反应等优点,在制备响应性材料领域备受关注。本文综述了近年基于呋喃/MI的可逆D-A反应在响应性聚合物合成、智能材料、生物分子及表面修饰等方面的应用,并展望了D-A反应的发展前景。     

离聚物及其共混体系的研究 Ⅰ．聚合物链引入同种离子的增容作用

通过苯乙烯（Ｓ）及甲基丙烯酸正丁酯（ｎＢｍａ）分别与少量的甲基丙烯酸（Ｍａａ）和马来酸酐（Ｍａｎ）共聚，从而在聚苯乙烯（ＰＳ）及聚甲基丙烯酸丁酯（ＰＢｍａ）链上分别引入了功能基因羧酸基和酸酐基，制得共聚物ＳＭａａ、ＢｍａＭａａ、ｓＭａｎ及ＢｍａＭａｎ．通过将这些共聚物分别交换上金属离子制备得相应的离聚物（Ｉｏｎｏｍｅｒ）及其共混物．红外光谱（ＩＲ）、差示扫描量热法（ＤＳＣ）及透射电镜（ＴＥＭ）的研究结果表明，共混物两组分均具有同种（负）电荷时，仍表现明显的增容作用．     

离聚物及其共混体系的研究 Ⅰ．聚合物链引入同种离子的增容作用

 通过苯乙烯（Ｓ）及甲基丙烯酸正丁酯（ｎＢｍａ）分别与少量的甲基丙烯酸（Ｍａａ）和马来酸酐（Ｍａｎ）共聚，从而在聚苯乙烯（ＰＳ）及聚甲基丙烯酸丁酯（ＰＢｍａ）链上分别引入了功能基因羧酸基和酸酐基，制得共聚物ＳＭａａ、ＢｍａＭａａ、ｓＭａｎ及ＢｍａＭａｎ．通过将这些共聚物分别交换上金属离子制备得相应的离聚物（Ｉｏｎｏｍｅｒ）及其共混物．红外光谱（ＩＲ）、差示扫描量热法（ＤＳＣ）及透射电镜（ＴＥＭ）的研究结果表明，共混物两组分均具有同种（负）电荷时，仍表现明显的增容作用．     

热可逆交联环氧树脂的动态结构与性能研究

通过双马来酰亚胺与侧链带有呋喃官能团线性环氧树脂间的Diels-Alder反应,制备了热可逆交联的环氧树脂(DAERs),通过热分析、固体核磁共振技术和力学性能测试详细研究了该热可逆交联聚合物中的热可逆转变过程、动态化学键演化以及交联度对力学性能的影响.示差扫描量热法(DSC)和动态热机械分析(DMA)等热分析结果表明,可逆共价键的化学交联作用提高了材料的玻璃化转变温度,随着交联度的增大,热可逆共价键断裂及玻璃化转变协同作用导致材料软化温度显著提高,进而提高了材料的耐热性.通过变温13C固体NMR实验原位监测DA/retro-DA反应过程,发现DAERs中通过DA反应形成的交联网络结构可以在高温解交联而生成呋喃与马来酰亚胺小分子化合物,而低温时呋喃与马来酰亚胺化合物又再次反应得到DA加成结构,进而从分子水平上为材料的热可逆交联特性提供了关键的实验证据.而原样品和溶液法再加工样品的拉伸实验结果表明,可逆交联DA反应不但使样品具有较高的力学强度,而且使交联聚合物具有了再加工的能力.     

梳型聚醚-聚磺酸锂共混物的锂离子导电性

本工作合成了聚甲基丙烯酸齐聚氧化乙烯酯和聚甲基丙烯酸己磺酸锂两系列聚合物,研究共聚物结构对共混物的相容性和锂离子导电性的影响.结果表明,共混物的相容性是决定离子电导率的主要因素;共混物内锂离子传导发生在非晶区,聚合物的链段运动是离子传导的主要推动力.     

Conductivity of Poly(methyl methacrylate)/Polystyrene/Carbon Black and Poly(ethyl methacrylate)/Polystyrene/Carbon Black Ternary Composite Films

Poly(methyl methacrylate)(PMMA)/polystyrene(PS)/carbon black(CB)and poly(ethyl methacrylate)(PEMA)/PS/CB ternary composite films were obtained using solution casting technique to investigate double percolation effect.In both PMMA/PS/CB and PEMA/PS/CB ternary composite films,the CB particles prefer to locate into PS phase based on the results of calculating wetting coefficient,which is also confirmed by SEM images.The conductivity of the films was investigated,and the percolation threshold(￠c)of both ternary composite films with different polymer blend ratios was determined by fitting the McLachlan GEM equation.Conductivity of PMMA/PS/CB ternary composite films showed a typical double percolation effect.However,due to the double emulsion structure of PEMA/PS polymer blends,the PEMA/PS/CB ternary composite films(PEMA/PS=50/50)showed a higher￠c,even CB only located in PS phase,which conflicts with the double percolation effect.A schematic diagram combined with SEM images was proposed to explain this phenomenon.     

SiO_2粒子对PMMA/SAN共混体系相分离行为的影响

采用小角激光光散射(SALLS)并结合动态流变学方法,考察了气相法二氧化硅(SiO2)粒子的加入对聚甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯-丙烯腈无规共聚物(PMMA/SAN)共混体系相行为的影响,得到了添加SiO2粒子前后的相图,发现SiO2粒子对基体相行为的影响与基体的组成有关.对PMMA/SAN(60/40)体系,加入SiO2粒子后相分离温度上升,但并未改变相分离机理,仍为亚稳单相分解过程(spinodal decomposition,SD);而对于PMMA/SAN(30/70)体系,加入SiO2粒子后却降低了体系的相分离温度.该现象可能是SiO2粒子和基体组分界面间组成与PMMA/SAN共混物基体组成的差异造成的.     

PMMA/PS纳米复合材料的制备及分散相稳定性研究

纳米复合材料具有许多优异的性能,但是由于纳米粒子常常很难以纳米尺寸均匀地分散在基体中,有时即使实现了纳米级分散,在后加工或应用过程中又会发生二次团聚,使得纳米材料的特性不能充分发挥．因此,要获得性能优异的纳米复合材料首先必须解决纳米材料在基体中的均匀、稳定分散问题．     

纳米SiO_2填充PMMA/PS复合物共连续范围的研究

采用流变法、抽提法以及扫描电镜3种表征方法研究了亲水性纳米二氧化硅粒子SiO2填充对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/聚苯乙烯(PS)不相容体系共连续范围的影响.对于未填充PMMA/PS体系,3种方法测得的共连续范围基本一致.而对于粒子填充体系,SEM与溶剂抽提法均表明随着粒子含量的增加,体系的共连续范围变宽,这是由于亲水性SiO2粒子选择性填充在极性PMMA相中,导致PMMA相的熔体粘度和弹性均有大幅提高,从而减缓了破坏共连续结构的纤维断裂或回缩等松弛过程.与SEM法和溶剂抽提法相反,流变法测得的共连续范围随粒子含量增加明显变窄,这主要是因为加入SiO2粒子后,PMMA/PS体系的弹性模量和黏度大大提高(加入7vol%的SiO2后分别增加近50倍和5倍),导致填充试样在装样和设定间距之后需要更长的松弛时间才能开始流变测试.试样在测试前长时间处于高温熔体状态时,其共连续结构很容易在界面张力的驱动下发生粗化和破碎,所以得到的共连续反而变窄.SEM和溶剂抽提法比流变法更适合用来判断粒子填充PMMA/PS体系特别是其高填充体系的共连续范围.     

玻璃基板作用下高分子共混物薄膜相形态发展过程

研究了玻璃基板作用下极性高聚物为低组分的共混物薄膜在退火条件下相形态的发展过程 .选用聚苯乙烯 (PS) 聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)与聚苯乙烯 (PS) 聚ε 己内酯 (PCL)两个体系 ,在玻璃基板上Spin Coating成膜后退火 .由于共混物薄膜中极性相对较大的高聚物组分 (PMMA和PCL)相对于极性较小的PS组分对玻璃基板具有更好的润湿性 ,所以在上述的两个共混薄膜体系中其相形态分别显示PMMA和PCL在低组分比例下最终发展成为连续相 .利用扫描电镜以及元素分析很好地验证了以上的结论 ,并且对其机理进行了解释 .此外 ,改变PS的分子量与PCL共混 ,研究了组分粘度对薄膜相形态发展的影响 .结果表明 ,PS组分粘度越大 ,共混物薄膜相结构发展速度越慢     

用苯乙烯-丙烯腈无规共聚物作增容剂改善聚碳酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯相容性的研究

对聚碳酸酯（ＰＣ）／苯乙烯 丙烯腈无规共聚物（ＰＳＡＮ）／聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）三元共混物，运用平均场理论，通过二元链段相互作用参数χｉｊ计算了其中三个二元对共混组成的相互作用参数χｂｌｅｎｄ，并计算了三元共混体系的ｓｐｉｎｏｄａｌ曲线．由此预测了三元共混物相容的条件，讨论了ＰＳＡＮ组成，各聚合物分子量对体系相容性的影响，并进行了实验验证．结果表明通过适当控制共聚组成和分子量，ＰＳＡＮ可以作为ＰＣ和ＰＭＭＡ共混物的增容剂，并可以通过仅改变ＰＳＡＮ在共混物中的比例来改善体系的相容性，直至得到完全均相的三元共混物．     

Polypropylene/poly(butyl methacrylate) blends prepared by diffusion and subsequent polymerization of butyl methacrylate in isotactic polypropylene pellets

Polypropylene/poly(butyl methacrylate)(PP/PBMA) blends were prepared by diffusion and subsequent polymerization of butyl methacrylate(BMA) in commercial isotactic polypropylene(iPP) pellets.The diffusion kinetics,diametrical distribution of PBMA in a pellet and phase morphology of a typical PP/PBMA blend were investigated.     

In-situ polymer blends via chain transfer living polymerization (CTLP)

In-situ polymer blends of polystyrene (PS)/poly(methyl methacrylate) (PMMA) with controlled and variable different compositions and molecular weights were found to be successfully synthesized by “chain transfer living polymerization (CTLP)” methodology by a combination of size-exclusion chromatographic analysis, differential scanning calorimetry (DSC), UV/Vis and H NMR spectroscopy, and optical microscopic analysis. The PMMAs prepared in tetrahydrofuran (THF) in the presence of polystyrene exhibit highly syndiotactic stereoregularity (over 70 mol-%) and a glass transition temperature over 120°C. A dispersed morphology was found even for blends with over 31 vol.-% of the weight fraction of one component due to the discrepancy in the molecular weights of two components in the PS/PMMA blends. A ternary polymer blend system having PS/PMMA/PS -block- PMMA can be generated by control of the concentration of fluorene as the chain transfer agent in the CTLP.     

Polystyrene-based blend nanorods with gradient composition distribution

The polystyrene-based polymer blends, partially miscible poly(bisphenol A carbonate)/polystyrene (PC/PS) and completely miscible poly(2,6-dimethylphenylene oxide)/polystyrene (PPO/PS), in nanorods with gradient composition distribution were discussed. The polymer blend nanorods were prepared by infiltrating the polymer blends into nanopores of anodic aluminum oxide (AAO) templates via capillary action. Their morphology was investigated by micro-Fourier transform infrared spectroscopy (micro-FTIR) and nano-thermal analysis (nano-TA) with spatial resolution. The composition gradient of polymer blends in the nanopores is governed by the difference of viscosity and miscibility between the two polymers in the blends and the pore diameter. The capillary wetting of porous AAO templates by polymer blends offers a unique method to fabricate functional nanostructured materials with gradient composition distribution for the potential application to nanodevices.     

Diphenol miscibility effect on the immiscible polyester/polyether binary blends through intermolecular hydrogen‐bonding interaction

Miscibility and hydrogen bonding interaction have been investigated for the binary blends of poly(butylene adipate‐co‐44 mol % butylene terephthalate)[P(BA‐co‐BT)] with 4,4'‐thiodiphenol (TDP) and poly(ethylene‐ oxide)(PEO) with TDP; and the ternary blends of P(BA‐co‐BT)/PEO/TDP by differential scanning calorimetry (DSC) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The DSC results indicated that the binary blends of P(BA‐co‐BT)/TDP and PEO/TDP were miscible because each blend showed only one composition‐dependent glass‐transition over the entire range of the blend composition. The formation of intermolecular hydrogen bonds between the hydroxyl groups of TDP and the carbonyl groups of P(BA‐co‐BT), and between the hydroxyl groups of TDP and the ether groups of PEO was confirmed by the FTIR spectra. According to the glass‐transition temperature measured by DSC, P(BA‐co‐BT) and PEO, their binary blends were immiscible over the entire range of blend composition, however, the miscibility between P(BA‐co‐BT) and PEO was enhanced through the TDP‐mediated intermolecular hydrogen bonding interaction. It was concluded that TDP content of about 5–10% may possibily enhance miscibility between P(BA‐co‐BT) and PEO via a hydrogen bonding interaction. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part B: Polym Phys 42: 2971–2982, 2004