交联聚合物体系的研究进展
交联聚合物是由堵水调剖和聚合物驱油发展起来的一种新的油田化学剂，其原材料成本低，与单纯聚合物相比，该体系具有抗剪切、耐温耐盐、在多孔介质中阻力系数大等特点，能较大程度改善油藏非均质程度，提高原油采收率。以其作为驱油体系具有创新性，它可以大幅度降低聚合物用量，扩大聚合物驱油技术的应用范围，可更好地适应高含水期油藏特性，是一种集调剖和驱替于一体的新型驱油技术。本文主要介绍我国常用的交联聚合物分散体系———凝胶、交联聚合物微球以及交联聚合物溶液的研究进展。
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聚合物凝胶体系1.1聚丙烯酰胺交联凝胶体系的研究进展
我国的聚丙烯酰胺交联凝胶技术［1］是在20世纪60年代末开始研究的，并于70年代开始聚丙烯酰胺交联凝胶的现场试验。聚丙烯酰胺凝胶技术在油田化学中的应用，使凝胶进入一个新的发展阶段［2］。
80年代，凝胶技术得到更大的进展，开发了许多新品种和类型，使聚丙烯酰胺交联凝胶体系更加系列化和多样化。1985年，西北工业大学的蓝立文［3］探讨了凝胶宏观表现出来的用平衡溶胀度探测的凝胶的内部微观结构。1987年，大庆石油学院的吴风芝等［4］研究了影响聚丙烯酰胺/柠檬酸铝凝胶的因素及交联规律。
90年代，凝胶技术研究得到进一步深入，凝胶体系的研究更加系统和全面，凝胶技术更加走向成熟。1992年，青岛化工学院的王光信等对凝胶过程进行研究，得到了凝胶形成过程的动力学参数。华东石油大学的赵福麟等讨论了多价金属离子和聚丙烯酰胺的交联机理，阐明了有轻桥作用的双核离子形成的过程。1996年，青岛化工学院应用化学系的方贵霞等研究了温度对聚丙烯酰胺溶胶与凝胶黏度的影响规律。1997年，新疆石油管理局勘探开发研究院的聂小斌、刘娟、陈权生通过对油田水中聚丙烯酰胺的分析提出新的体系。1997年9月，石油大学（北京）的彭勃、李明远等首次采用光学显微镜和扫描电镜直接观测了聚丙烯酰胺/柠檬酸铝胶态分散凝胶在盖玻片上常温自然干燥后形成的聚集体的微观结构。1998年，辽宁师范大学的谭忠印、马金运用原子显微镜对凝胶的分形生长机
收稿日期：2009-05-18
作者简介：陈斌（1984-），男，山东泰安人，西南石油大学化学化工学院应用化学系在读硕士研究生，主要从事提高采收率用聚合物的研究。
2009年第4期甘肃石油和化工2009年12月
交联聚合物体系的研究进展
陈斌1，王姗姗2，郭拥军1
（1.西南石油大学化学化工学院，四川成都
610500；2．中国石油大学，北京102249）摘要：综述了国内常用的交联聚合物体系———凝胶、交联聚合物微球以及交联聚合物溶液的研究进展，对3种体系进行了归纳、总结，指出了各自的优缺点。凝胶体系封堵强度高，但成本也高；交联聚合物微球变形性好，能深入地层深部，但封堵强度不高；交联聚合溶液黏度低、注入性能好，但不能用污水配制。关键词：交联聚合物；凝胶；微球；交联聚合物溶液
发展动态
2009年第4期
甘肃石油和化工
理作出了分析，并给出了凝胶的分形维数值。
近年来，为了环保问题，人们直接使用3价铬盐，并以小分子络合物来控制铬结构的形成过程，起到延缓交联反应的作用，合成了乙酸铬、丙酸铬等交联体系。90年代后期，人们相继对耐高温、耐盐凝胶展开研究，得到许多新的凝胶体系。2000年，大庆油田的郭松林等研究了影响交联聚合物凝胶性能的几个主要因素及其规律［5］。21世纪以来，分形结构、分形理论、弱凝胶、胶态分散凝胶技术、胶态分散凝胶表征方法、胶态分散凝胶的形成及结构成为研究的热点。2001年，南开大学的徐建宽等利用动态光散射技术研究了胶态分散凝胶结构的非均匀性。2002年，河南石油勘探局的孔昭柯研究了影响聚丙烯酰胺胶态分散凝胶热稳定性的因素和提高热稳定性的复合交联体系。
1.2交联聚合物技术的发展
（1）近井地带调剖的交联聚合物技术［6］，其技术特点是聚合物和交联剂的浓度高，形成凝胶强度高，可以有效地封堵油藏中的高渗透层，调整吸水剖面。由于聚合物浓度高，成胶时间短，成本费用高，仅实用于近井地带的渗透率调整，不能有效解决油藏深部的非均质性问题。
（2）用于油藏深部流体转向的交联聚合物驱油技术，使用延迟交联技术，大剂量地把一定浓度聚合物和交联剂注入到油藏深部，在深部油藏的高渗透层形成一定强度的聚合物凝胶，迫使后续流体转向进入含油饱和度较高的低渗透层，扩大波及体积，提高驱油效率。
（3）用于驱油目的的交联聚合物技术，在较低的聚合物和交联剂浓度下，通过分子间交联和分子内部交联，形成弱交联体系。在体系具有缓交联的特点，交联时间一般在72～120h之间，有利于聚合物溶液和交联剂进入到地层深部；交联强度低，在地层中可以流动，由于交联形成网状结构，对流体能够产生较大的流动阻力，具有调剖和驱油的综合作用。
2交联聚合物溶液
2.1交联聚合物溶液概述
低浓度的部分水解聚丙烯酰胺与交联剂柠檬酸铝反应可形成交联聚合物溶液（LPS）,它是交联聚合物线团（Crosslinked Polymer Coils，即LPC）在水中的分散体系［7］。LPS可以对一定孔径的核微孔膜［8］和一定渗透率的岩心［9］产生封堵。利用LPS的封堵性能，近年来发展起来了一项提高原油采收率的新技术［10］，该技术可以较大幅度降低传统调剖化学剂的用量，使调剖成本降低。
2.2交联聚合物溶液研究现状
中国石油大学的董朝霞等［11］研究了交联聚合物溶液与聚合物溶液的特性差异，对交联聚合物线团的形态和尺寸进行了研究并分析了盐浓度对交联聚合物线团形态的的影响。结果表明，LPC与聚合物线团（PC）相比，在形态、尺寸、变形性能等方面存在明显差异。干燥后的LPS样品中，LPC为球形,PC的形状不清晰。低于某一临界质量浓度（0.200～0.300g/L）时，LPC尺寸略小于PC；高于此浓度后,LPC的尺寸始终大于PC。HPAM/AlCit交联体系的临界质量浓度（0.280g/L）略高于聚合物溶液的临界交叠质量浓度（0.250g/L）。由于分子内的交联作用，与PC相比，LPC的剪切变形能力和水化变形能力有限较强的抗剪切变形特性使其具有特殊的封堵多孔介质的能力。
林梅钦等［12］对交联聚合物溶液的稳定性进行了研究。采用黏度法、核孔膜过滤和动态光散射（DLS）法，研究了高相对分子质量、低浓度的部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）与柠檬酸铝（AlCit）反应所形成的交联聚合物溶液（LPS）的热稳定性、HPAM降解后与AlCit反应所形成的体系的封堵性能及降解机理。结果表明，在较低温度下（40～60℃），HPAM与AlCit反应所形成的LPS能够长时间地稳定存在，对1.2μm的核孔膜有很好的封堵效果。而在较高温度下（70～110℃），所形成的LPS很快降解,不能对核孔膜形成有效封堵；温度越高，降解速率越快，对核孔膜的封堵性能越差。LPS高温
2009年第4期陈斌等：交联聚合物体系的研究进展发展动态
降解后封堵性能下降的原因是LPS中交联聚合物线团（LPC）尺寸变小，平均表观流体力学半径从降解前的292.0nm减小到39.9nm。HPAM高温降解后与AlCit反应所形成的交联体系不能对1.2μm 的核孔膜产生有效封堵。
孙志斌等［13］对交联聚合物溶液封堵多孔介质的机理进行了研究，采用毛玻璃模型和并联岩心实验对交联聚合物溶液的封堵机理进行了研究。结果表明，交联聚合物溶液的封堵性能与多孔介质表面的特性是密切相关的，交联聚合物线团与水润湿多孔介质表面的相互作用力较强,易于在多孔介质喉道处吸附、滞留、聚集，形成较高强度封堵；对于油润湿多孔介质，交联聚合物线团难以在喉道处滞留形成封堵；交联聚合物溶液在驱替过程中，聚合物、柠檬酸铝和交联聚合物线团的吸附都不是平衡吸附，在近井地带的吸附滞留量小于远井地带，产生架桥封堵的可能性小，因此交联聚合物溶液能够深入地层深部产生深部调剖效果。
2.3交联聚合物溶液的优缺点
LPS体系的低聚合物浓度使得LPS调驱技术成本低，驱出液中含聚合物少，对地面设备腐蚀轻，对底层无伤害、污染少。黏度低，注入性能好，便于深入地层进行深部调剖。同时它对配制水有较高要求，注入液浓度低，注入量大，实施周期长，见效较慢，容易受地质条件影响，高温易降解。由于体系中聚合物较少，为达到较大的反应速率，使用反应活性较高的柠檬酸铝交联剂，使此体系易受配制水中多种因素的影响，同时受油藏中油层水弥散作用的影响。某些无机离子和存在的某些水处理剂会起交联反应阻滞剂的作用，聚合物分子会对机械杂质发生絮凝作用而损失，油层水的稀释作用会使交联反应速率减小，聚合物及交联剂在岩石表面的吸附作用也会受到负面影响。
3交联聚合物微球
3.1交联聚合物微球体系概述
交联聚合物微球体系是具有纳米级大小的交联聚合物颗粒在水中的分散体。它是在交联聚合物溶液（LPS）基础上发展起来的，用于油藏深部调剖和驱油的体系。与LPS不同，交联聚合物微球是由丙烯酰胺、丙烯酸、交联单体通过反相乳液或微乳液共聚形成的预交联聚合物颗粒，现场实施深部调剖时，可以根据不同阶段的要求调节聚合物微球的注入浓度，以保证有效深部调剖所需微球的数量。微球体系可以使用油田回注污水配制，回避了使用HPAM/柠檬酸铝交联聚合物溶液时对配制水水质的严格要求，拓宽了交联聚合物溶液深部调剖技术的使用范围，在油田开采技术中有重要的应用前景。交联聚合物微球体系用于现场深部调剖时，要考虑其在地层中的变形封堵能力，因此对其水化变形能力的分析研究尤为重要。本文采用动态光散射方法。
3.2交联聚合物微球体系研究现状
韩秀贞等［14］用丙烯酰胺、丙烯酸、交联单体反相微乳液合成了交联聚合物微球。用低压差核孔膜过滤实验、动态光散射实验和填充砂管实验对交联聚合物微球分散体系的封堵性能及其影响因素进行了研究。结果表明：交联聚合物微球分散体系可以对112μm的核孔膜形成有效封堵，而聚丙烯酰胺溶液（HPAM）基本不对核孔膜产生封堵；随着水化时间的增长，微球分散体系通过112μm核孔膜的过滤速率逐渐减小，对核孔膜的封堵程度逐渐增强，15d时封堵性能最好；随着NaCl质量分数的增高，微球分散体系的粒径逐渐减小，封堵性能也逐渐减弱；随着微球质量分数的增高，微球分散体系对112μm核孔膜形成的封堵性能增强；随着水化温度的升高，微球分散体系的溶胀速度加快，封堵能力减弱；交联聚合物微球分散体系能够进入填充砂管中深部，具有较强的深部运移能力和封堵能力。
朱怀江等［15］用反相乳液聚合制备了一种预交联聚合物微球凝胶，通过调节反相剂的种类和用
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2009年第4期
甘肃石油和化工
量，可控制其吸水溶胀过程。该调驱剂为具有较高化学稳定性的微米级软性颗粒，兼备“变形虫”特征。本体凝胶和预交联凝胶颗粒不能进入多孔介质，但在油携带下，未溶胀的微凝胶（粒径为5～13μm）能进入渗透率为4～10D的多孔介质；溶胀后微凝胶的粒径可达20～60μm，其运移能力与多孔介质的孔喉直径和颗粒的变形特征等有关。该调驱剂可大幅度调整油藏的渗透率并具有较高的提高采收率能力。
赵怀珍等［16］采用反相微乳液聚合制备水溶性交联聚合物微球，进行了微球粒径的测定及形态观察；通过微孔滤膜过滤实验和岩心封堵实验对微球的封堵性能进行了评价；同时，考察了交联比、水化时间和盐对该体系的影响。通过实验得出，交联比为0.5%的交联聚合物微球具有较好的变形性和压缩性。岩心封堵实验表明，得到的交联聚合物微球能对岩心有很好的封堵效果。
崔新栋等［17］通过乳液或微乳液制备方法，研制开发了活性微球系列堵剂，开展了活性微球堵剂的研究与应用。通过大量室内实验，评价了活性微球的原始尺寸、形态、膨胀性、稳定性、封堵效果等理化指标，并模拟油藏条件对微球进行适用性评价，确定现河油区复杂断块不同渗透率条件下不同级差的微球，筛选出了适合本油区特点的微球体系，开展了矿场深部调剖试验，最终得出了利用活性微球堵剂进行深部立体调剖，可在真正意义上实现低浓度、小剂量、在线注入的结论，从而在地层深部实现逐级逐步的液流改向，提高了注入水波及面积和体积，达到提高采收率的目的。
3.3交联聚合物微球体系的优缺点
交联聚合物微球具有以下优点：①微球合成过程中能够满足封堵水流通道的孔喉处“进得去、堵得住”的要求，微球遇水可以膨胀，遇油不变化，是一种选择性堵剂。②微球膨胀层经过长时间的注入水冲刷后不断稀释剥落，最后随着油水被油井采出，不会在地层造成污染，不伤害地层，后期不需要专门的处理液处理调剖的水井。但是，微球体系因其采用反相微乳液聚合，反应过程中固含量低；而且其封堵强度不高。
4结束语
凝胶体系、交联聚合物溶液以及交联聚合物微球体系，因其各自的优点而在各油田具有较为广泛的应用。但是，为更好地提高原油采收率，今后我们首先应研制满足高温、高压、高矿化度等需要的新型聚合物驱油剂,加强廉价原料和工业废弃物的利用；二是进一步完善交联剂性能,针对地层特点确定实施不同的交联聚合物驱油体系；三是努力使现有的科研成果尽快转化成生产力,以满足现代石油工业日益发展的需要。
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（下转第21页）
2009年第4期方差来源SS 离均平方和
自由度f 均方差MS F 值Fa 显著性A 26.362
38.78763.216F 0.05（3，3）=9.28**B 13.267
3 4.42231.813F 0.01（3，3）=29.46**
C 0.242
30.0810.583D 0.957
30.319 2.295误差e 0.41630.139量影响最小。蒸馏压力的影响从感官上也能观察到，压力低于3.5Pa 时轻组分精油的蒸出的量明显增加，由于设备的缘故，实验选择3.0Pa 压力，这与理论上压力和温度的影响相吻合。综合分子蒸馏正交实验的极差和方差分析结果可以得出最佳工艺条件为：蒸馏压力3.0Pa 、蒸馏温度110℃、物料流量2.0mL/min 、刮膜转速480r/min 。
3结论
（1）超临界流体萃取制得的玫瑰粗油，由于含蜡量较高需要对其精制。采用分子蒸馏法纯化玫瑰精油，避免了高温不良影响，得到了颜色淡黄、香气浓烈的玫瑰精油。
（2）分子蒸馏过程中，蒸馏压力、温度、物料流量和刮膜转速都对精油得率有一定影响。采用正交优化实验发现：蒸馏压力和蒸馏温度影响最大，刮膜转速影响次之，物料流量影响最小。
（3）分子蒸馏法提纯玫瑰精油的最佳工艺条件为：蒸馏压力3.0Pa 、蒸馏温度110℃、物料流量2mL/min 、刮膜转速480r/min ，精油得率可达20.6%。
（4）采用MD-S80型刮膜式分子蒸馏装置提纯玫瑰精油，蒸馏温度低，产品不易分解变质；蒸馏过程中条件易于控制，操作简便，分离效率高，容易实现工业化生产。
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表3分子蒸馏精制玫瑰精油正交实验方差分析表
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液晶高分子材料的现状及研究进展
液晶高分子材料的现状及研究进展 摘要：本文综述了液晶高分子材料的研究现状，包括简单介绍了液晶高分子的发展历史，结构及性能，介绍了液晶高分子研究的新进展，对液晶高分子早各个领域的应用和潜在的性能进展做了简要的阐述，并针对液晶高分子存在的问题提出了相应的建议。 关键词：液晶高分子研究应用 前言 高分子科学，以30年代H.staidinger建立高分子学说为开展.此后高分子化学有了飞跃的发展.与此同时，高分子物理化学也有相应的发展。高分子化学注重对高聚物合成以及性质的研究，而高分子物理则重点研究高聚物的结构与性能，二者相辅相成，近年来研究较多的高分子液晶材料就是两者结合的典范。 液晶现象是1888年奥地利植物学家F.Reintizer[1]在研究胆甾醇苯甲酯时首先发现的。研究表明，液晶是介于液体和晶体之间的一种特殊的热力学稳定相态，它既具有晶体的各相异性，又有液态的流动性，液晶高分子就是具有液晶性的高分子，大多数由小分子量基元键合而成，它是一种结晶态，既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性特征。 这样人们自然会联想到具有这种结构的高分子材料。1937年Bawden和Pirie[1]在研究烟草花叶病病毒时，发现其悬浮液具有液晶的特性。这是人们第一次发现生物高分子的液晶特性，其后1950年，Elliott与Ambrose第一次合成了高分子液晶，溶致型液晶的研究工作至此展开。50年代到70年代，美国Duponnt公司投入大量人力才力进行高分子液晶发面的研究，取得了极大成就，1959年推出芳香酰胺液晶，但分子量较低，1963年，用低温溶液缩聚法合成全芳香聚酰胺，并制成阻燃纤维Nomex，1972年研制出强度优于玻璃纤维的超高强.高模量的Kevlar纤维，并付注实用，以后，高分子液晶的研究则从溶致型转向为热致型。在这一方面Jackson等作出了较大贡献，他们合成了对苯二甲酸已二醇酯与对羟基苯甲酸的共聚物，可注塑成型，这是一种模量极高的自增强液晶材料。 从应用领域分析，液晶高分子材料在电子电气行业中需求量最大且发展迅速，1998年可达3600 吨，平均年增长23.1 %；其次是通讯业，需求量约1540 吨，增长21.1%；工业界及运输业总需求量不到1700 吨，平均年增长率约为I1%。主要用于接插件、开关、继电器、模塑印刷电路板、光缆结构件、复合材料、机械手、泵/阀门组件、功能件等，极大地推动了液晶高分子技术及其它高新技术的发展。 从高分子液晶诞生到现在只有50多年的历史，是一门很年轻的学科。虽然高分子液晶[2]是具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀系数、低成型收缩率、低密度、良好的介电性、阻燃性和耐化学腐蚀性等一系列优异的综合性能，作为液晶自增强塑料、高性能纤维、板材、薄膜及光导纤维包覆层，被广泛应用于电子电器、航天航空、国防军工、光通讯等高新技术领域以及汽车、机械、化工等国民经济各工业部门。但目前对它的研究仍处于较低的水平，理论研究较狭隘，液晶高分子尚存在制品的机械性能各向异性、接缝强度低、价格相对较高等缺点，这些都有待于进一步的改进，所以高分子液晶仍是高分子科学研究的一个热点。 1液晶高分子材料的特性[3] 1.1取向方向的高拉伸强度和高模量
发光性液晶共轭聚合物的研究进展[1]
发光性液晶共轭聚合物的研究进展 王国杰 李 敏3 陈欣方 (吉林大学材料科学系 长春 130023) 摘 要 综述了可用做发光材料的液晶共轭聚合物(LCCPs)的种类及其制备,介绍了LCCPs在制备发光器件中的取向方法,并对其光学性能进行了评述。 关键词 液晶聚合物 共轭聚合物 发光 Abstract The development of liquid crystalline conjugated polymers(LCCPs)used as light emitting materials is reviewed.The synthesis and properties of electroluminescent LCCPs,and various techniques for orienting LCCPs are presented. K ey w ords Liquid crystalline polymers,C onjugated polymers,Luminescence 1990年Burroughes等[1]在Nature上首次报道了聚合物半导体聚苯撑乙烯(PPV)的电致发光性。随后在1991年得到了Heeger等的进一步确证[2],从此,发光聚合物的研究在世界范围内广泛开展起来。相对于无机和有机小分子发光材料,共轭聚合物发光材料具有以下特点[3]:有良好的成膜性及加工性、可通过旋涂、浇铸等方法制成大面积薄膜;共轭聚合物有优良的粘附性、机械强度及稳定性;其电子结构、发光颜色等通过化学结构的改变和修饰可进行调节;虽然,聚合物自身的电导率很低,但作发光层的膜非常薄(100nm),因此即使驱动电压很低,加在聚合物膜上的电场强度仍足以产生器件发光所需要的电流密度,从而消除了掺杂带来的结构不稳定性。 液晶共轭聚合物(LCCP)是近几年发展起来的一类新型的功能高分子[4～14],它兼有液晶聚合物和共轭聚合物的双重特性,集液晶性和发光性于一身。与各向同性发光聚合物相比,LCCP具有独特的长程有序性、光学各向异性。因而,可用于制备具有偏振发光性和发光视角可控的新型发光器件,并且其分子排列的各向异性可导致材料电荷传输的各向异性。具有取向的发光聚合物发射的偏振光用做液晶显示(LC D)的背照明,可明显提高LC D的亮度、对比度、发光效率和视角等。LCCP 在信息显示方面的应用前景和可观的实用价值,已经引起了科学界和工业界极大兴趣。本文将综述这一类新型功能高分子的研究进展。 1 液晶共轭聚合物的合成与性质 按照聚合物主链的不同,目前文献报道的液晶共轭聚合物可分为聚苯撑乙烯型、聚苯型、聚噻吩型、共聚噻吩型等四类。图1给出了文献报道的液晶共轭聚合物的分子结构。 1.1 聚苯撑乙烯型 二卤代苯与二烯苯通过Heck偶合反应可制备2,52二烷氧基聚苯撑乙烯[4](图1a)。反式聚苯撑乙烯衍生物主链刚硬,侧链烷氧基柔韧,因而,在一定条件下呈现出向列液晶相。此类LCCP的 王国杰 男,28岁,博士,从事高分子化学与物理研究。 3联系人 国家自然科学基金资助项目(29974013) 2000201209收稿,2000205230修回
聚噻吩类导电聚合物的研究进展
聚噻吩类导电聚合物的研究进展 姓名：丁泽 班级：材化12-3 学号：1209020302
摘要 π-共轭聚合物被认为是很有发展前景的材料，因为它拥有独特的光电特性，可以被广泛的应用于太阳能电池（PSCs），电致变色器件，传感器，聚合物发光二极管（PLEDs）等各种领域。这些电活性与光活性聚合物通常是基于噻吩，吡咯，苯，芴或咔唑等芳环、芳杂环等单元的聚合物。在大量的电致变色材料中，噻吩类聚合物由于它们的高电子导电性和好的氧化还原特性，以及在可见与红外区域，快的响应时间，显著地稳定性和高的对比率而成为一类重要的电致变色共轭聚合物。更重要的是，通过聚合物链结构改动，噻吩类聚合物拥有容易的禁带可调性，可展示不同的电致变色特性。 关键词：π-共轭聚合物；电化学聚合；共聚；导电聚合物；
一、导电聚合物简介 1.1导电聚合物的分类 导电高分子材料包括结构型导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类型。 复合型导电高分子材料是将各种导电性物质以不同的方式和加工工艺（如分散聚合、层积复合、形成表面电膜等）填充到聚合物基体中而构成的。该类材料通常是填充高效导电粒子或导电纤维，较普及的是炭黑填充型和金属填充型。复合型导电高分子材料在技术上比结构型导电高分子材料具有更加成熟的优势。 结构型（又称作本征型）导电聚合物是指聚合物本身具有导电性或经掺杂处理后具有导电性的聚合物材料。这种高分子材料本身具有“固有”的导电性，由其结构提供载流子，一经掺杂，电导率可大幅度提高，甚至可达到金属的导电水平。如聚乙炔、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚苯硫醚、聚对苯撑等均属于结构型导电高分子材料（如图1-1）[1]。结构型导电聚合物是目前导电聚合物研究领域的重点。
液晶聚合物增韧热固性树脂
液晶聚合物增韧热固性树脂 摘要：简要介绍液晶聚合物的基本概念，综述了近年来液晶聚合物的研究进展。由于现有的热固性树脂增韧方法存在种种缺陷，热致型液晶正取代橡胶性体、热塑性塑料等成为新一类热固性树脂增韧剂，与其它方法相比，该法增韧果好，改性体系衬热性、模量高。从液晶聚合物增韧、液晶单体/低聚物增韧、液晶固化剂增韧三个方面综述了现阶段热致型液晶增韧热固性树脂的研究进展。 关键词：液晶聚合物，增韧，热致型液晶，液晶单体/低聚物，液晶固化剂 1.液晶聚合物 1.1液晶聚合物的分类及性能 液晶聚合物是一种兼有固体和液体部分性质的过渡中间态---液晶态，其分子排列介于理想的液体和晶体之间，呈一维或二维的远程有序----分子排列在位置上显示无序性，但在分子取向上任有一定程度的有序性，表现出良好的各向异性。 根据分子排列有序性不同，大致可分为向列型（nematic）、近晶型（sematic）和胆甾型（cholesteric）三种类型。按液晶的形成条件又可分为溶致性、热致性和压敏性液晶。 液晶聚合物材料具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀系数、低成型收缩率以及良好的介电性和耐化学腐蚀性等一系列优异的综合性能。在电子电器、航空航天、光纤通讯、汽车工业、机械制造和化学工业等领域具有广阔的应用前景[1]。 1.2国内外液晶高分子聚合物的研究进展 1972年美国Du Pont公司研究成功的Kevlar系列溶致液晶纤维标志着合成高分子液晶开始走向市场,并引起人们广泛的兴趣。1984年Darto和Manufacturing 公司开发聚芳酯热致LCP并首次实现了热致LCP的工业化。 英国ICI公司的VICTRES-SRP LCP已经有4个品种投入生产,新一种拉伸强度高达200 MPa,悬臂缺口冲击强度为130 J/m2的新品种[2]。德国BASF公司的ULTRAX已经研制出三种基本新品种,其中两种是耐高温的特种工程塑料.另外,德国Hoechst公司将新型Vectra LCP作为热塑性工程塑料在世界X围内推广,目前投放市场的有30余种商品级及专用级产品[3]。 周其凤等[4]从分子设计的角度提出了“含二维液晶基元的液晶高分子”概念,并合成了一系列T型、X型二维液晶基元的液晶高分子.这类液晶高分子材料有别于一维液晶基元的液晶高分子材料,经过精心的分子设计,比如将二维液晶基元的其中一维方向的结构部分固定于分子主链之中而构成主链的结构成分,而使另一维方向上的结构部分作为侧基,因而可望制得力学各向异性较弱的高强度、高
环氧树脂增韧研究进展_史孝群
收稿日期:2001-12-25 作者简介:史孝群(1949-),男,高工,主要从事材料力学性能、结构及压力容器的安全测试;材料的残余应力测试与研究;材料组织与力学损伤及高分子纳米材料合成与力学性能等领域的研究。(Tel :010-********) 环氧树脂增韧研究进展 史孝群,肖久梅,龚春秀,马文江,刘建林 (北京科技大学应用科学学院,北京100083) 摘要:增韧环氧树脂是环氧树脂领域的研究热点,本文就环氧树脂增韧研究进行了概述,介绍了近年来环氧树脂增韧方法及相应的增韧机理研究进展,力求为环氧树脂在增韧领域的进一步研究提供新的思路和方法,以进一步扩展环氧树脂的应用领域。 关键词:环氧树脂;增韧;增韧机理 中图分类号:T M 216.3;T Q323.5 文献标识码:A 文章编号:1009-9239(2002)06-0031-04 Development of Research on Toughening Epoxy Resin Shi Xiao -Qun ,Xiao J iu -M ei ,Go ng Chun -Xiu ,Ma Wen -J ang ,Liu Jian -Lin (Department of Applied Science ,University of Science and Technology Beijing ,Beijing ,100083)Abstract :To ug hening epo xy is v ery important in the field of epox y .Study o n toughening epox y resin a re rev iew ed,methods o f to ughening epox y recently a nd to ughening mechanism a re indroduced in this paper,which provides new ideas a nd rules fo r further study on toug hening epox y resin,in o rder to ex panding th e use of epo xy . Keywords :epox y resin;toughening;to ughening mechanism 1 前 言 环氧树脂具有良好的介电性能、化学稳定性、粘接性、加工性,使其在胶粘剂、涂料、电子、电器和航空航天等领域发挥重要的作用。环氧树脂为交联度很高的热固性材料,裂纹扩展属于典型的脆性扩展,固化后存在韧性不足、耐冲击性较差和容易开裂等缺点,所以增韧环氧树脂是环氧树脂领域的研究热点。最初,用加入增塑剂、柔韧剂(增柔剂)的方法来提高韧性,但却降低了材料的耐热性、硬度、模量、介电性能。从六十年代中期开始,国内外相继开展了用反应性液态聚合物增韧环氧树脂的研究工作,在热性能、模量、介电性能等降低不太大的情况下提高了环氧树脂的韧性,改善了材料的综合性能,使得增韧环氧树脂的应用有了较大的进展。近年来,由于弹性体合金化技术、互穿网络材料、液晶及纳米材料等制备技术的成熟,在橡胶类弹性体,热塑性树脂,热致性液晶,纳米 材料增韧方面也获得了长足的进展。本文就环氧树脂的增韧及增韧机理进行了探讨。 2 弹性体增韧环氧树脂 用于增韧环氧树脂的橡胶需具备两个基本条件,其一为橡胶与环氧树脂在固化前具有相容性,并且分散性好;其二为环氧树脂固化时,橡胶能够顺利析出,呈两相结构。丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶、聚硅氧烷等是增韧环氧树脂的首选弹性体材料,并且这些弹性体通常具有可以与环氧树脂中的环氧基反应形成嵌段的活性端基(如羟基、烃基、氨基等)。在环氧树脂固化过程中,这些橡胶类弹性体嵌段一般能从基体中析出,以分散相的形式分散于连续的环氧树脂体系中,形成“海岛”结构。在橡胶增韧环氧体系中,橡胶的第二种作用在于诱发基体的耗能过程,而其本身在被拉伸断裂过程中的耗能一般占次要地位。材料的断裂过程发生在基体树脂中,因此增韧的最根本潜力在于提高基体的屈服变形能力[1]。 有关弹性体增韧环氧树脂的研究很多 [2,3] 。常用 的增韧剂是液体端羟基丁腈橡胶(C TBN ),环氧树脂
有机导电聚合物研究进展a
有机导电聚合物研究进展 1 导电聚合物 各种人造聚合物俗称为塑料或化纤，天然聚合物主要有蛋白质和树脂等。上述有机固体通常是绝缘体，而增强它们的电导率是一个非常吸引人的研究领域。因为这类材料成本低廉、重量轻，更重要的是，可以把聚合物的可塑以及柔韧等优良机械特性与通常只有金属才具备的高电导特性结合在一起，从而将应用范围大大拓宽。 1977年，白川英树在一次聚乙炔合成的实验中，意外地加入了过多的催化剂(齐格勒—纳塔催化剂，以1963年诺贝尔化学奖得主Ziegler 和Natta命名，其作用是定向催化——用于严格控制聚合物的空间结构)。不料，在反应器中生成了一种光亮的反式聚乙炔薄膜。如果将薄膜暴露于卤族Br2或I2蒸汽，生成物的电导率可以提高1012倍[1]，从此有机物不能导电的观念被打破。 2000 年度诺贝尔化学奖授予了三位致力于导电聚合物研究的科学家，他们是美国物理学家艾伦·黑格（Alan Heeger）、化学家艾伦·麦克迪尔米德（Alan MacDiarmid ）和日本化学家白川英树（Hideki Shirakawa ）。这是对导电聚合物研究的充分肯定。 导电聚合物根据材料的组成可以分成复合型导电聚合物材料和本征型导电聚合物材料两大类[2－4]。复合型导电聚合物材料是由普通高分子结构材料与金属或碳等导电材料，通过分散、层合、梯度复合、表面镀层等复合方式构成。其导电作用主要通过其中的导电材料来完成。本征型导电聚合物材料也被称为结构型导电聚合物材料，其高分子本身具备一定的导电能力，这种导电聚合物如果按其结构特征和导电机理还可以进一步分成：载流子为自由电子的电子导电型聚合物和载流子为能在聚合物分子间迁移的正负离子的离子导电型聚合物。 在电子导电聚合物的导电过程中，载流子在电场的作用下能够在聚合物内定向移动形成电流。电子导电聚合物的共同结构特征是分子内有大的线性共轭π电子体系，给自由电子提供了离域迁移条件，故又称为共轭聚合物。作为有机材料，聚合物是以分子形态存在的，其电子多为定域电子或具有有限离域能力的电子。π电子虽然具有离域能力，但它并不是自由电子。当有机化合物具有共轭结
导电聚苯胺的研究进展
导电聚苯胺的研究进展 摘要：导电高分子的出现打破了聚合物仅为绝缘体的传统观念。在众多的导电高分子中，聚苯胺是目前研究进展最快的导电高分子之一。介绍了聚苯胺的结构，性质，合成和掺杂，改性，并对其应用前景作了展望。 关键词：导电高分子；聚苯胺；改性 2000年10月10日瑞典皇家科学院授予美国Alan MacDiamid和Alan Heeger 教授及日本Hideki Shirakawa 教授2000年诺贝尔化学奖，以表彰他们开创了新的研究领域——导电高聚物。导电高聚物的出现不仅打破了聚合物仅为绝缘体的传统观念，而且对高分子物理和高分子化学的理论研究也是一次划时代的事件，为功能材料开辟了一个极具应用前景的崭新领域。最早发现的本征导电高聚物是掺杂聚乙炔（PA），在随后的研究中科研工作者又相继开发了聚吡咯（PPy）、聚对苯（PPP）、聚噻吩（PTh）、聚对苯撑乙烯（PPv）、聚苯胺（PAn）等导电高分子。人们对聚乙炔的研究较早，也最为深入，但由于它的制备条件比较苛刻，且它的抗氧化能力和环境稳定性差，给它的实用化带来了极大困难。在众多导电高分子中，聚苯胺以其良好的热稳定性、化学稳定性和电化学可逆性，优良的电磁微波吸收性能，潜在的溶液和熔融加工性能，原料易得，合成方法简便，还有独特的掺杂现象等特性，成为现在研究进展最快的导电高分子材料之一。 1 聚苯胺的结构 聚苯胺是典型的导电聚合物，常温下一般呈不规则的粉末状态，具有较低的结晶度和分子取向度。与其它导电高聚物一样，它也是共轭高分子，在高分子主链上形成一个电子离域很大的p-π共轭。1987 年，MacDiarmid[1]提出了后来被广泛接受的苯式-醌式结构单元共存的模型，两种结构单元通过氧化还原反应相互转化。即本征态聚苯胺由还原单元： 和氧化单元： 构成,其结构为： 其中y值用于表征聚苯胺的氧化还原程度，不同的y 值对应于不同的结构、组分和颜色及电导率，完全还原型( y = 1) 和完全氧化型( y = 0) 都为绝缘体。在0 < y < 1 的任一状态都能通过质子酸掺杂，从绝缘体变为导体，仅当y = 0.5 时，其电导率为最大。y值大小受聚合时氧化剂种类、浓度等条件影响，与其它导电高聚物相比，聚苯胺的结构具有如下特点：
液晶高分子材料的现状及研究进展.doc
液晶高分子材料研究进展 肖桂真，纺织学院，1030011063 摘要：高分子液晶是近年来迅速兴起的一类新型高分子材料，它具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀率、低收缩率、耐化学腐蚀的特点。本文综述了液晶高分子材料的发展历史，结构及性能，详细介绍了液晶高分子材料的种类以及在各个领域的应用，和液晶高分子材料的潜在发展前景。 关键词：功能高分子材料；液晶高分子材料；研究；应用 0前言 功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。功能高分子材料之所以具有特定的功能，在合成或天然高分子原有力学性能的基础上，再赋予传统使用性能以外的各种特定功能（如化学活性、光敏性、导电性、催化活性、生物相容性、药理性能、选择分类性能等）而制得的一类高分子。一般在功能高分子的主链或侧链上具有显示某种功能的基团，其功能性的显示往往十分复杂，不仅决定于高分子链的化学结构、结构单元的序列分布、分子量及其分布、支化、立体结构等一级结构，还决定于高分子链的构象、高分子链在聚集时的高级结构等，后者对生物活性功能的显示更为重要。高分子液晶材料是近年来研究较多的一种功能高分子材料，它是介于液体和晶体之间的一种中介态，具有独特的结构与性能。 1高分子液晶的发展 1.1液晶的发现 液晶是介于液体和晶体之间的一种特殊的热力学稳定相态，它既具有晶体的各相异性，又有液态的流动性，液晶高分子就是具有液晶性的高分子，大多数由小分子量基元键合而成，它是一种结晶态，既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性特征。液晶的发现可以追溯到1888年，奥地利植物学家F.Reinitzer发现，把胆甾醇苯酸脂(Ch01．esteryl Benzoate，C6 H5C02C27 H45．简称CB)晶体加热到145．5℃会熔融成为混浊的液体，145．5℃就是该物质的熔点，继续加热到178．5 ℃，混浊的液体会突然变成清亮的液体，而且这种由混浊到清亮的过程是可逆的。O.Lehnmnn经过系统地研究指出，在一定的温度范围内，有些物质的机械性能与各向同性液体相似；但是它们的光学性质却和晶体相似，是各向异性的。因此，这些介于液体和晶体之间的相被称为液晶相。 1.2液晶高分子的发展 1937年Bawden和Pirie在研究烟草花叶病病毒时，发现其悬浮液具有液晶的特性，这是人们第一次发现生物高分子的液晶特性。其后1950年，Elliott与Ambrose第一次合成了高分子液晶，溶致型液晶的研究工作至此展开。50年代到70年代，美国Duponnt公司投入大量人力才力进行高分子液晶发面的研究，取得了极大成就：1959年推出芳香酰胺液晶，但分子量较低；1963年，用低温溶液缩聚法合成全芳香聚酰胺，并制成阻燃纤维Nomex；1972年研制出强度优于玻璃纤维的超高强、高模量的Kevlar纤维，并付注实用；此后，高分子液晶的研究则从溶致型转向为热致型，在这一方面Jackson等作出了较大贡献，他们合成了对苯二甲酸已二醇酯与对羟基苯甲酸的共聚物，可注塑成型，这是一种模量极高的自增强液晶材料。 从应用领域分析，液晶高分子材料在电子电气行业中需求量最大且发展迅速，1998年可达3600 吨，平均年增长23.1 %；其次是通讯业，需求量约1540 吨，增长21.1%；工业界及运输业总需求量不到1700 吨，平均年增长率约为I1%，主要用于接插件、开关、继电
光折变液晶材料的研究进展
第30卷 第3期 2008年6月光 学 仪 器OP TICAL INSTRUM EN TS Vol.30,No.3 J une ,2008 文章编号:100525630(2008)0320083205 3收稿日期:2007210209 作者简介:白俊霞(19812),女,山西汾阳人,硕士研究生,主要从事新型材料的研究。 光折变液晶材料的研究进展3 白俊霞,郝 伟 (北京工业大学,北京 100022) 摘要:介绍了液晶材料光折变效应的基本概念及基本机理及特性,根据光折变液晶材料的发展,分别对掺杂染料的液晶、聚合物分散液晶、掺杂铁电材料液晶等几种液晶材料的光折变效应的各个发展过程及其存在的问题和研究现状作了较为详细的阐述,并展望了其今后的实际应用及发展方向。 关键词:光折变;液晶材料;光电效应;液晶聚合物 中图分类号:O 43 文献标识码:A The developing of photorefractive liquid crystal material B A I J unx i a ,H A O W ei (Beijing University of Technology ,Beijing 100022,China ) Abstract :This paper int roduced t he basic conception ,mechanism and character of p hotoref ractive liquid crystal material ,according to p hotorefractive t he develop ment of liquid crystal materials ,respectively ,in dye 2doped liquid crystal ,polymer dispersed liquid crystal and ferroelectric liquid crystal material separately ,and laid out t he problem of different liquid crystal and research on t he stat us of it at t he same time ,we prospected t he application and develop ment direction of liquid crystal material. K ey w ords :p hotorefractive ;liquid crystal material ;p hotoemission ;polymer liquid crystal 1 引 言 光折变效应(p hotoref ractive effect )是光致折射率变化效应(p hoto 2induced refractive index change effect )的简称[1],当照射到非线性光学材料上的光发生变化时,物质内部电荷发生非均匀的重新分配,使得物质的折射率发生变化的现象。它在高密度光学信息储存、多媒体技术、相共轭、全息图象加工、中性网络的模拟、畸变图像的复原以及程序互联等方面具有重要的潜在应用价值。 2 液晶材料光折变效应的基本原理及特点 液晶材料的光折变效应可分为四个过程,如图1所示:(1)在非均匀光照射下,物质见光区域产生可移动的电荷;(2)产生电荷的输运;(3)捕获中心俘获移动的电荷,形成非零的空间电场;(4)在空间电场作用下,物质折射率发生变化[2]。 光折变效应主要有两个显著的特点,其一是光折变效应的大小只与入射光子的能量有关系,与光强没
碱激发地质聚合物的研究进展
碱激发地质聚合物的研究进展 指导老师： 学生姓名： 专业班级：材料工程801 摘要 碱激发胶凝材料是近年来发展的新型胶凝材料．许多固体废弃物均可作为它的原料．这将为充分利用工业固体废弃物开辟一条新的途径。本文主要介绍了碱激发胶凝材料的制备、应用及研究现状。从国内、国外两方面了介绍了碱激发胶凝材料的发展现状及理论科研成果。阐述了碱激发地质聚合物胶凝材料的优点，同时指出在该领域中存在的问题以及对未来的展望。 关键词：碱激发，地质聚合物，胶凝材料
Research progress on Alkali stimulate geological polymer Name: Longtao chen Instructor : Xiping lei Abstract Alkali stimulate cementitious material is the recent development of new cementious material. Many solid waste could be used as its raw material. It will to make full use of industrial solid wastes opened up a new way. This article mainly introduced the alkali stimulate cementitious material preparation, application and research actuality. Both from domestic and overseas are introduced alkali stimulate cementitious material development present situation and the theory of scientific research. Expounds the alkali stimulate geological polymer cementitious material advantages, in this field is also pointed out the existing problems and outlook for the future. Keywords: alkali inspired, geological polymer, gelled material
导电高分子材料聚苯胺的研究进展.
导电高分子材料聚苯胺的研究进展 周媛媛,余旻 ,李松,李蕾 (郑州大学化学系, 河南郑州450001 摘要:聚苯胺(PAn是目前研究最为广泛的导电高分子材料之一。基于国内外最新研究文献, 综述了PAn的结构、导电和掺杂机理及常见的合成方法, 重点介绍了几种制备微米或纳米级PAn的方法, 并对其在各领域应用前景作了简要介绍。 关键词:导电高分子; 聚苯胺; 合成; 掺杂 中图分类号: TQ246.31文献标识码:A文章编号: 1672-2191(200706-0014-06 收稿日期:2007-06-23 作者简介:周媛媛(1983- , 女, 河南开封人, 硕士研究生, 研究方向为导电高分子材料。电子信箱:zhouyuanzy2004@https://www.wendangku.net/doc/e22001275.html, 1975年L. F.Ni 等人在实验室合成了低温下具有超导性,其导电能力可与Ag 相媲美的聚硫化氮 (SN x ,实现了高分子由绝缘体向半导体或导体的成功转变。1977年日本筑波大学 Shirakawa教授发现掺杂聚乙炔(P A 呈现金属特性,新兴交叉学科——导电高分子科学诞生了。随着人们不断深入研究,相继发现了聚吡咯、聚对亚甲基苯、聚苯硫醚、聚噻吩、聚苯胺(PAn等导电高分子。由于导电高分子具有特殊的结构和优异的物化性能,使其自发现之日起就成为材料科学的研究热点。
目前,研究最广泛的导电聚合物包括 P A、聚吡咯、聚噻吩和 P A n,PA 是人们发现最早的一个有机共轭导电聚合物,也是研究较多的导电聚合物,但由于其合成工艺、力学性能和稳定性等诸多因素的限制,人们对其研究兴趣逐渐减少,而后 3种尤其是 P A n 由于原料易得、合成工艺简便、导电性和稳定性优良,倍受人们青睐,在应用研究方面已走到了前面,成为研究热点。通过深入研究导电 P A n 的物化性质,人们发现它具有许多独特的光、电、磁性能,于是便产生了许多独特的应用领域,以导电 P A n 作为基础材料,目前正在开发许多高新技术如抗静电技术、太阳能电池、全塑金属防腐技术、船舶防污技术、传感器器件、电化学和催化材料、隐身技术、电致变色等,并且在这些技术上的应用探索都已取得了重要进展,并逐步向实用化迈进,显示了 PAn 极其广阔且诱人的发展前景。 1 PAn 的结构及导电机理 1.1 PAn 的结构 [1] PAn 的分子是由氧化单元 和 还原单元 组成, Mac Diarmid 等最早给出 P A n 本征态的结构: 其中:y (y =1￣0代表 PAn 的还原程度,根据 y 的大小,P A n 主要分为以下状态:全还原态(y =1, 简称 LB 态、中间氧化态(y =0.5,简称 EB 态和全氧化态(y =0,简称PNB 态。LB 态和 PNB 态都是绝缘态,只有氧化单元数和还原单元数相等的中间氧化态通过质子酸掺杂后才可变成导体。掺杂态的 P A n 的普通分子结构为: 其中:A - 是对阴离子; x 是质子化程度的因子,代
关于导电高分子材料的研究进展
湖北汽车工业学院 本科生课程论文 《新材料导论》 论文题目关于导电高分子材料的研究进展学生专业班级 学生姓名（学号） 指导教师（职称） 完成时间
关于导电高分子材料的研究进展 摘要：与传统导电材料相比较,导电高分子材料具有许多独特的性能。导电高聚物可用作雷达吸波材料、电磁屏蔽材料、抗静电材料等。介绍了导电高分子材料的概念、分类、导电机理及其应用领域,综述了近些年来国内外科研工作者对导电高聚物的研究进展状况并对其发展前景进行了展望。 关键词：导电高分子；功能材料；导电机理；应用；述评。 自从1976年美国宾夕法尼亚大学的化学家MacDiarmid领导的研究小组首次发现掺杂后的聚乙炔(Polyacetylene,简称PA)具有类似金属的导电性以后,人们对共轭聚合物的结构和认识不断深入和提高,新型交叉学科)))导电高分子领域诞生了。在随后的研究中科研工作者又逐步发现了聚吡咯、聚对苯撑、聚苯硫醚、聚噻吩、聚对苯撑乙烯撑、聚苯胺等导电高分子。导电高分子特殊的结构和优异的物理化学性能使它成为材料科学的研究热点,作为不可替代的新兴基础有机功能材料之一,导电高分子材料在能源、光电子器件、信息、传感器、分子导线和分子器件,以及电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术上有着广泛、诱人的应用前景。到目前为止,导电高分子在分子设计和材料合成、掺杂方法和掺杂机理、可溶性和加工性、导电机理、光、电、磁等物理性能及相关机理以及技术上的应用探索都已取得重要的研究进展。本文介绍了导电高分子的结构特征、导电机理及其应用领域,综述了近些年来导电高分子材料研究领域的进展状况。 1 导电高分子材料的分类 高分子导电材料通常分为复合型和结构型两大类： ①复合型高分子导电材料。 由通用的高分子材料与各种导电性物质通过填充复合、表面复合或层积复合等方式而制得。主要品种有导电塑料、导电橡胶、导电纤维织物、导电涂料、导电胶粘剂以及透明导电薄膜等。其性能与导电填料的种类、用量、粒度和状态以及它们在高分子材料中的分散状态有很大的关系。常用的导电填料有炭黑、金属粉、金属箔片、金属纤维、碳纤维等。 ②结构型高分子导电材料。 是指高分子结构本身或经过掺杂之后具有导电功能的高分子材料。根据电导率的大小又可分为高分子半导体、高分子金属和高分子超导体。按照导电机理可分为电子导电高分子材料和离子导电高分子材料。电子导电高分子材料的结构特点是具有线型或面型大共轭体系，在热或光的作用下通过共轭π电子的活化而进行导电，电导率一般在半导
环氧树脂及其胶粘剂的增韧改性研究进展_杨卫朋
环氧树脂及其胶粘剂的增韧改性研究进展 杨卫朋，郝 壮，明 璐 （西北工业大学理学院应用化学系，陕西西安 710129） 摘 要：综述了环氧树脂（EP ）及其胶粘剂的增韧改性研究进展。介绍了EP 增韧方法[包括橡胶类弹 性体增韧改性EP 、互穿聚合物网络（IPN ）增韧改性EP 、聚硅氧烷（PDMS ）增韧改性EP 、纳米粒子增韧改性EP 和超支化聚合物（HBP ）增韧改性EP 等]及相关增韧机制。展望了今后EP 及其胶粘剂的增韧改性发展方向。 关键词：环氧树脂；胶粘剂；增韧；改性中图分类号：TQ433.437：TQ323.5 文献标志码：A 文章编号：1004－2849（2011）10－0058-05 收稿日期：2011-05-26；修回日期：2011-06-24。 作者简介：杨卫朋（1987—），陕西咸阳人，在读硕士，主要从事环氧树脂增韧改性等方面的研究。E-mail ：yangweipeng.883245@https://www.wendangku.net/doc/e22001275.html, 0前言 环氧树脂（EP ）是指其分子结构中至少含有两个环氧基团的高分子材料。EP 具有良好的综合性能，能以各种形式（如增强塑料、胶接材料、密封剂和涂料等）广泛应用于诸多领域。未改性EP 固化物脆性大、耐冲击强度低且易开裂（韧性不足），从而极大限制了其在某些重点技术领域的应用空间。本研究重点综述了近年来各种改性EP 的增韧方法，其中绝大部分增韧方法可用于EP 胶粘剂的增韧改性。 1 增韧改性EP 及其胶粘剂 1.1 橡胶类弹性体增韧改性EP 1.1.1 有关橡胶类弹性体增韧EP 的理论 橡胶类弹性体是较早用于增韧EP 的方法之 一。早期的增韧理论有Merz 等[1]提出的能量直接吸收理论和Newman 等[2]提出的屈服膨胀理论。早期的理论虽能解释某些试验现象，但不能普遍获得人们的认可。随着科学技术的不断发展，在早期理论基础上，建立了初步的橡胶增韧理论体系。目前被人们普遍接受的增韧理论有Bucknall 等[3-4]提出的银纹-剪切带理论。该理论认为橡胶颗料在增韧体系中发挥两个重要的作用：一是作为应力集中中心诱发大量银纹和剪切带；二是控制银纹的发展，并使银纹终止而不致发展成破坏性裂纹。银纹尖端的应 力场可诱发剪切带的产生，而剪切带也可阻止银纹的进一步发展；大量银纹或剪切带的产生和发展要消耗大量能量，故材料的冲击强度显著提高。另外，影响较大的是Kinloch 等[5]建立的孔洞剪切屈服理论认为：裂纹前段的三向应力场与颗粒相固化残余应力的叠加作用，使颗粒内部或颗粒/基体界面处破裂而产生孔洞；这些孔洞一方面产生体膨胀，另一方面又由于颗粒赤道上的应力集中而诱发相邻颗粒间基体的局部剪切屈服；这种屈服会导致裂纹尖端钝化，进一步达到减少应力集中和阻止断裂的目的。 1.1.2橡胶弹性体的类型 目前用于增韧EP 的反应性橡胶及弹性体主要包 括端羧基丁腈橡胶（CTPB ）、端羟基丁腈橡胶（HTBN ）、端环氧基丁腈橡胶和聚硫橡胶等。Chikhi [6]等用端氨基丁腈橡胶（ATBN ）改善EP 的韧性，并对其热力学性能和玻璃化转变温度（T g ）等进行了表征。研究结果表明：ATBN 的引入能显著改善EP 体系的韧性，其缺口处的冲击强度从0.85kJ/m 2增至2.86kJ/m 2，无缺口处的冲击强度从4.19kJ/m 2增至14.26kJ/m 2；其增韧机制是局部塑性剪切变形、T g 降低所致。赵祺等[7]以内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐为固化剂，用聚硫橡胶增韧EP 。研究结果表明：加入20%聚硫橡胶后，EP 胶粘剂的拉伸弹性模量、拉伸强度、断裂伸长率、断裂能量和冲击强度分别增加了27%、34%、 22%、48%和330%；聚硫橡胶增韧EP 胶粘剂的综合力学性能明显提高，但其动态模量降低、T g 下降。 中国胶粘剂 CHINA ADHESIVES 2011年10月第20卷第10期 Vol．20No ．10，Oct.2011 58--642（） DOI:10.13416/j.ca.2011.10.015
导电聚苯胺的特性及进展
导电聚苯胺的特性及 进展 院（部、中心）材料科学与工程 专业材料科学与工程 课程名称高分子材料进展
导电聚苯胺的特性及进展 摘要：导电聚苯胺是极有前途的导电聚合物,它能够广泛地应用于二次电池、金属的防腐、电致发光器件的电极修饰等方面。本文根据文献资料参考从其结构特性、在可溶性、复合材料及纳米粒子上的研究进展及其应用前景做整理描述。关键词：导电高分子，聚苯胺，掺杂，纳米粒子 引言： 在20世纪中发展起来的功能高分子中,导电高分子是最突出的代表之一。20世纪70年代以前,人们一直将高分子材料作为绝缘材料来使用,从来没有导电高分子的概念美国的MacDiarmid在参观日本东京大学时,看到白川英澍试验室所合成的聚乙炔薄膜具有奇特的金属光泽,惊叹这可能就是他和Heeger等多年寻求的有机导电高分子,于是邀请白川到他的实验室进行合作研究。他们根据研究硫氮聚合物(SN)n的经验,用I2和ASF5掺杂聚乙炔,发现经过掺杂的聚乙炔,导电率增加了10~12个数量级,达到103Scm的水平,接近于金属导体,并于1977年报道了这一结果。这一发现,突破了高分子是绝缘体的传统观念,立即在科学界和技术界产生了巨大的影响和冲击。理论物理学家从Pierls相变的理论出发,进行量子力学计算,计算出反式聚乙炔中长短键长的差约002nm,由此长短键交替所形成的导带和价带之间的间隙宽度是14eV,与试验观测值一致。进而提出了包括孤子、极化子、双极化子等内容的聚乙炔导电的SSH理论。实验物理学家进行了聚乙炔的一系列光谱、结构和光、电、磁学测量,验证了理论物理学家的理论结果,同时发现了当时的理论和模型尚不能解释的新现象。高分子化学家和材料学家则不断改进合成技术,提高聚合物的性能,使聚乙炔的导电率达到105Scm量级,可以和金属铜相媲美。在短短的20多年中,相继合成出了数十种导电高分子,并对它们的光、电、磁性能进行了系统深入的研究,许多新的科学现象和原理被揭示出来,导电高分子在若干高新技术领域的应用已经实现,或正在蕴育之中。正是由于Heeger、MacDiarmid和白川英澍对导电高分子领域的开创性贡献,他们被授予2000年的Nobel化学奖。后来人们陆续开发了聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等导电高分子材料。在众多的高分子材料中,聚苯胺有原料易得、合成简单、耐高温及抗氧化性能良好等优点,很快成为导电高分子研究的热点之一。 聚苯胺除了具有其他导电高聚物共有的性质外,还有独特的掺杂机制、良好
无机液晶的研究进展
*国家自然科学基金资助项目(N o.50471033);国家973计划项目(N o.2006CB601202) 崔树茂:1982年生,硕士研究生,主要从事纳米功能材料方面的研究 E mail:cuishumao@stu.x https://www.wendangku.net/doc/e22001275.html, 无机液晶的研究进展* 崔树茂,梁永仁,曹钰华,杨志懋 (西安交通大学理学院物理系,西安710049) 摘要 无机液晶稀少且具有特殊的光、电、磁等性质。综述了过去和近年来无机液晶的研究进展,全面总结了无机液晶的3种最基本中间相 向列相、层状相和柱状相的研究成果,探讨了无机液晶的应用,同时指出了无机液晶研究和发展的几个方向。 关键词 无机液晶 胶体 悬浮体 纳米颗粒 The Development of Inorganic Liquid Crystals CU I Shumao,LIA NG Yongren,CAO Yuhua,YANG Zhimao (Depa rtment of Phy sics,Scho ol of Science,Xi an Jiao tong U niv ersity ,X i an 710049) Abstract I no rg anic liquid cr ystals have special pro per ties of lig ht,elect ricit y,magnetism and so on.In this paper,the development o f ino rg anic liquid crystals in r ecent years is described.T he basic three phases of ino rg anic liq uid cry stals are summarized.A t the same time,so me trends of r esear ches and po tential applicatio ns of ino rg anic liquid crystals are pointed out. Key words ino rg anic liquid cr ystal,collo id,suspensio n,nano par ticles 液晶(L iquid cr ystal)既具有液体的流动性,又具有晶体的双折射性即晶体的各向异性。1888年奥地利植物学家F !Re inter 发现胆甾醇苯甲酸酯和醋酸脂的液晶性[1],但是直到1925年无机纳米颗粒溶胶液晶才被科学家们首次发现。然而,由于物质稀少及合成物质技术相对落后等原因人们一直没有给予重视。直到最近十几年,一方面由于纳米时代的出现,提供了制造纳米材料必要的控制设备和技术,另一方面基于溶胶 凝胶方法和无机材料的新型化学学科的出现,在反应过程中会产生一些各向异性的纳米颗粒,经常作为副产品来研究,这两方面的原因促使人们开始对无机液晶的研究产生了兴趣。到目前为止,人们发现和合成的大量能表现出液晶相的物质大多数为有机液晶[2,3],包括小分子、高分子液晶及表面活性剂溶致液晶,也有一些有机金属液晶,而全无机液晶材料则非常少。 从纯物理的角度,科学家们受到Onsager [4]所做工作的影响,开始设计物理统计模型,并对液晶行为进行模拟以加强对胶体行为的理解。最终,液晶的3种最基本的中间相 向列相(N ematic phase)、层状相(Smect ic phase)和柱状相(Co llumnar phase)都已经在无机凝胶中发现。近来,科学家们除了研究这种胶体的聚合分散性和胶凝作用外,更关注于区分它和有机液晶的物理特性(例如磁性)。化学家们正致力于研究所有的无机材料以发现新的特性,例如双层氢氧化物、层状氧化铌、半导体材料和金属纳米棒。 无机材料和有机材料是两个不同的研究领域,所以无机液晶存在着与有机液晶不同的特性。无机聚合物在某些参数发生轻微变化的情况下仍然可以与溶剂作用,溶解在溶剂中,例如在水溶解中,当pH 值在一个小的范围内变化时,V 2O 5凝胶仍然可以稳定地存在。目前无机液晶仅限在溶胶范围内,无机粒子 之间的作用力被溶剂弱化,在这种情况下,静电作用力发挥了重要作用,它使粒子更好地溶解在溶剂中,并阻止凝聚现象的发生。无机液晶还有一个重要的特性就是多分散性,它经常阻止有序化过程,扩大相的转化范围。 有科学家通过研究V 2O 5向列相液晶还发现了无机液晶的一个可能的重要特性,即在无机液晶中锚定能(A nchor ing ener g y)大于表面张力(Surface tension)[5]。这两个力的相互作用使向列相类晶团聚体成纺锤状。 另外,无机液晶除了具有强的各向异性和双折射的性质外,还具有富电子的特性,使其有着特殊的光、电、磁性质,例如导电性,所以与有机液晶相比,它可以填补有机液晶的许多空白。由于无机物具有不易被氧化和耐高温的性质,可以预期它可以被制备成在高温条件下适用的显示或其它方面的液晶材料。而且有些无机材料是天然材料,如粘土等,价格便宜。可以相信,无机液晶将会在其特有功能领域发挥独特的作用,并广泛应用于工业生产和人们的生活中。所以对它的研究具有重要意义和潜在的应用价值。下面按粒子组织的有序程度讨论几类不同相态的无机液晶。 1 向列相(Nematic phase)无机液晶 1.1 棒状纳米粒子液晶1.1.1 V 2O 5悬浮体液晶 V 2O 5悬浮体或许是人们最早研究的无机溶致液晶。早在1925年,德国科学家Zocher 就已经发现V 2O 5悬浮体的异常行为,与液晶相对比发现分子的轴向指向同一个方向。之后Dav idso n [6]对其进行了进一步研究,发现在某个体积分数时V 2O 5悬浮体会发生I N(各向同性相 向列相)相变。在偏光显