【摘 要】
:
丰富多彩的自然界为高分子科学的发展提供了丰富的物质基础,利用可再生资源作为绿色单体来制备功能聚合物具有非常重要的意义,也伴随着很大的挑战。在众多绿色单体中,二氧化碳(CO2)和水(H2O)因来源丰富、价格低廉和无毒等优点而受到关注。三键单体具有不饱和的结构,因而表现出丰富的化学性质,其参与制备的聚合物结构中通常含有不饱和键或芳香环,具有特殊的光电性能,在光电领域具有广阔的应用前景。着眼于绿色化学的
论文部分内容阅读
丰富多彩的自然界为高分子科学的发展提供了丰富的物质基础,利用可再生资源作为绿色单体来制备功能聚合物具有非常重要的意义,也伴随着很大的挑战。在众多绿色单体中,二氧化碳(CO2)和水(H2O)因来源丰富、价格低廉和无毒等优点而受到关注。三键单体具有不饱和的结构,因而表现出丰富的化学性质,其参与制备的聚合物结构中通常含有不饱和键或芳香环,具有特殊的光电性能,在光电领域具有广阔的应用前景。着眼于绿色化学的理念,将来源丰富、可再生的绿色单体与化学性质活泼的三键单体进行聚合制备新型功能聚合物是我们课题组研究的方向之一。本论文致力于开发基于绿色单体(CO2或H2O)和三键单体(异腈和炔类单体)的新型聚合反应,制备了一系列新型功能聚合物,并对其性能进行了探索,具体研究内容如下:首先,我们首次合成了双官能度邻碘苯胺单体,成功建立了常压下CO2、异腈与邻碘苯胺单体的新型聚合反应。该聚合反应可以在温和条件下制备一系列含喹唑啉二酮结构的杂环聚合物。聚合物主链杂环上的酰胺结构赋予了聚合物自组装的性能,其可以组装成直径为200-1000 nm的小球。此聚合反应具有良好的官能团耐受性,可以很容易地将四苯基乙烯(TPE)基元引入到聚合物主链结构中,使其具有聚集诱导荧光增强(AEE)特性,可实现紫外灯下自组装过程和形貌的可视化,且其可作为荧光探针高选择性、高灵敏性地对Au3+离子进行检测。此外,我们成功合成了分别含有Z式和E式TPE基元的模型化合物,通过其单晶结构说明了E/Z式TPE基元对聚合物AEE特性、自组装行为和Au3+离子检测性能方面的影响。接着,我们开发了基于CO2、邻炔苯胺和芳基碘单体的聚合反应。此聚合反应在常压CO2的温和条件下进行,以95%的高产率制备分子量高达240300的含喹啉二酮结构的稠杂环聚合物。通过原位红外分析系统,对反应过程中新生成的杂环上羰基的含量进行了实时监测,进一步确认了聚合反应时间。所制备的聚合物表现出良好的溶解性、热稳定性和成膜性,其薄膜具有优异的透光性、高的折光指数以及低的色散。而且,由于稠杂环结构中的酰胺基团存在分子间氢键作用,聚合物可以进行自组装,通过采用不同溶剂和制样方法可以实现对聚合物自组装形貌的调控。本工作建立了一种基于CO2制备高折光指数聚合物的新策略,聚合物薄膜在光学透镜领域具有潜在的应用。最后,我们将来源更加丰富、廉价和无毒的H2O作为绿色单体,开发了基于H2O、端炔和异腈单体的高效聚合反应,高产率地制备了一系列分子量高达161500的聚炔酰胺。制备的聚炔酰胺具有良好的溶解性和热稳定性。通过对聚合反应条件进行系统研究,我们发现当加入水的量为端炔单体的10倍时,聚合效果最佳。原位红外反应系统对反应过程中酰胺结构的羰基含量变化进行了实时监测,确认了该聚合反应的时间,证实了反应的顺利进行。此外,聚合物结构中的酰胺键使其具有自组装行为,在不同溶剂和制样方法下表现出不同的组装行为。本工作提供了一种在温和的条件下直接由端炔单体和H2O制备聚炔酰胺的新方法。
其他文献
随着航空航天等领域轻量化及高性能要求的不断提升,结构效益显著的薄壁壳体零件的需求急剧上升。镁合金带内筋筒形件兼具材料及结构的双重轻量化优势,其制备工艺及成形理论的开发与完善将在尖端装备核心竞争力的提升方面发挥极大的推动作用。热强旋是制备镁合金等难变形材料薄壁筒形件最有效的方法之一。易形成的变形织构及其引起的力学性能各向异性是制约镁合金性能提升最主要的因素之一,而带内筋筒形件内筋结构独特性不仅为其热
作为新一代人工智能的重要支撑,机器人操作具有广泛的应用前景。但就现阶段而言大部分机器人部署在结构化环境中按照人工预定义的规则从事单一、重复和具有规律性的工作。将人工智能与机器人技术相结合,能够实现机器人对操作技能的理解、学习与控制而无需繁琐的手工编程与调试,是提高机器人智能化水平、促进机器人操作升级的重要途径。人-机器人技能传递技术利用技能学习和柔顺控制方法能够将人的柔顺操作技能快速地传递给机器人
机器人广泛应用于工业生产,正逐渐替代工人进行打磨、焊接、装配等传统加工操作。在装配作业中,机器人末端夹持工件与外界环境刚性接触,两者形成闭环结构导致机器人末端受力。过大的接触力将对机器人本体,零件和外界环境造成损害。因此,需对加工过程中机器人末端的接触力进行控制。经典的力控制方案依靠力/力矩传感器获取机器人末端受力信息。由于力/力矩传感器价格昂贵,这种方案的集成应用成本较高。对于力控制精度要求较低
大应变挤出切削(Large Strain Extrusion Machining,LSEM)是一种新型超细晶带材制备大塑性变形技术,被加工材料经受切削与挤压双重作用,形成设定厚度的规整带材。传统大应变挤出切削过程中,由于刀屑间的摩擦作用,带材表面质量较差,缺陷很多,需进行二次加工才能满足使用要求。超声振动辅助切削能改善被加工工件表面质量,被广泛研究且已实际应用。为了克服传统大应变挤出切削工艺的缺陷
集成本低廉、轻薄柔性、高效率、超高对比度等优点于一身的有机发光二极管(organic light-emitting diodes,OLEDs)在全彩显示和照明光源中有巨大的应用前景。在OLEDs的发展过程中,新型发光材料的研发和器件制备工艺的开拓起着关键性的作用。具有聚集诱导发光(aggregation-induced emission,AIE)性质的材料能够在聚集状态下高效发光,有望从根本上解决
过渡金属氮化物作为具有高硬度的材料家族被广泛用作耐磨防护涂层,但其本质脆性限制了它们在极端载荷条件的承载性能和应用场景的推广,而理解其塑性变形机制是改善其脆性的前提。本文基于电弧离子镀技术的制备手段,分别选择代表本征高脆性和低脆性的Cr-Al-N和Ti-Mo-N基三元体系,系统地研究了沉积工艺、成分与结构和力学行为的内在关系,重点分析了两种代表体系的跨尺度力学行为,并揭示了决定涂层宏观力学性能的微
随着我国老龄化的逐渐加剧,老年人居住建筑的需求越来越大。由于老年人的听力随年龄增加而逐渐下降,他们比年轻人更难听懂噪声和混响环境中的说话声,从而导致老年人言语交流沟通障碍,从而引发孤独、自卑、失去自信等多种心理问题,良好的建筑声环境对老年人言语交流尤为重要。但目前对于老年人居住建筑室内声环境设计,建筑师缺乏相关规范、标准指导和参考。因此,本文针对老年人居住建筑进行室内汉语言语清晰度研究,探讨混响时
有机半导体器件的发展给人们的工业生产和日常生活带来了极大的便利,然而其效率仍无法满足人们的需求,因此迫切需要更深入地了解器件的微观工作机理。在有机半导体器件中,有机/有机界面和无机/有机界面的有效电荷转移对于器件效率至关重要。因此,研究这些界面电荷转移的物理机制对于改善器件性能有着重要的意义。随着Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型和非绝热动力学方法的发展,有机半导体中的孤子、极
聚合物太阳能电池(PSCs)由于成本低、质量轻、可大面积卷对卷加工等优势受到研究者的广泛关注。近年来,人们通过优化器件结构、合成新型的给/受体材料、调控活性层的形貌、优化界面层等使单节PSCs的能量转换效率(PCE)超过了18%。但是,相比于商业的无机硅太阳能电池,仍存在效率较低等问题,制约着PSCs的商业化应用。众所周知,新型给/受体材料的合成需要漫长的实验周期,新型器件结构的研发往往需要复杂的
过渡金属离子掺杂微晶玻璃具有光学性能丰富、机械性能良好、制造简单、易于加工等优点,是当今光学材料的研究热点之一。到目前为止,人们已成功制备多种过渡金属离子掺杂透明微晶玻璃体系,根据微晶玻璃的光学性能,有望将其应用于各种领域,如可调谐激光器,可饱和吸收体,光学温度计及固体照明等。目前对过渡金属离子掺杂微晶玻璃的研究主要专注于材料的光学性能,对掺杂机理的研究则相对较少,且这类材料的实用化仍未取得很大的