水凝胶是一种具有独特三维网络结构的高分子材料,其高含水量和生物相容性使其在多个领域展现出广泛的应用潜力。系统探讨了水凝胶的基本概念、分类与制备方法,并深入分析了其在不同领域的应用进展。对水凝胶在生物医学、工业、农业以及日常生活中的应用进行了详细阐述。最后,总结了当前水凝胶面临的主要挑战,并展望了未来的发展方向。

高镍三元正极材料(Li(Ni_1-x-yCo_xMn_y)O₂,x+y≤0.4,记为NCM)在高压条件下仍然面临结构稳定性差、界面副反应严重等问题,限制了其在动力电池中的广泛应用。通过离子掺杂、表面包覆、电解液优化和复合改性等多种改性技术,可显著提高高镍三元正极材料的结构稳定性和电化学性能。据此,综述了高镍三元正极材料针对高压性能的改性和优化方法,结果发现,掺杂元素可抑制不利相变,增强锂离子扩散;表面包覆可有效隔离电解液,减少副反应;电解液优化可形成稳定界面层,提升循环性能和容量保持率。尤其是复合改性,可进一步整体显著提升高镍三元正极材料在高压条件下的综合性能。对高镍三元正极材料高压性能的研究,可为其在高能量密度动力锂电池中的应用提供了新的理论支撑和依据。

在化石燃料日益枯竭,环境问题日趋严峻的背景下,环境和能源问题已成为人类社会未来发展的重要聚焦点,储能问题成为了战略性问题。水系锌离子电池(ZIBs)具有比容量高、成本低、安全性高、环境友好等优点,但存在枝晶生长、腐蚀钝化、析氢反应等问题,因而限制了ZIBs的实际应用与大规模商业化发展。简要介绍了ZIBs的发展历程和储能机理,总结归纳了锌负极存在的问题与形成原因,综述了锌负极的改性方法并展望了其未来研究发展方向。

尼龙66工业丝作为一种重要工业纤维其性能在生产过程中受多种因素影响。首先概述了尼龙66纤维的特点及应用范围,然后介绍了尼龙66的分子结构特征、凝聚态结构特征与性能,接着详细阐述了尼龙66工业丝的生产工艺和生产装置,包括连续缩聚直接纺丝和间歇缩聚固相缩聚纺丝这两种工艺。重点探讨了影响尼龙66工业丝生产的关键因素及作用规律,包括尼龙66聚合物的分子量、切片含水量及可提取物含量、纺丝箱温度、纺丝组件滤材和滤网、侧吹风冷却工艺、给湿、上油工艺、纺丝速度、卷绕工艺、拉伸工艺、网络度、纺丝环境条件等,并给出了最佳的工艺参数范围。最后总结了尼龙66纤维在中国的发展前景和市场潜力。

系统综述了铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)复合材料的研究进展。就复合材料的动态力学性能而言,应变率越大,强度越高;复合材料中Al含量增加,弹性模量和屈服强度随之增加;温度升高,复合材料韧性增加,但动态压缩强度降低;铁粉、镍粉、钨粉、氧化铜、氢化钛、氢化锆等可以提高Al/PTFE复合材料的抗压强度。就复合材料的热性能而言,Al/n-PTFE的放热量远高于其他铝热剂,且纳米级铝粉与PTFE的反应性优于微米级铝粉。就复合材料的点火和燃烧性能而言,复合材料中PTFE的质量含量约35%时,燃烧压力最高,燃烧时间最短,中心火焰温度也最高;限域空心结构的复合材料样品燃烧优于实心、空心、核壳结构的样品;氢化钛、高氯酸铵、碳纳米管具有一定的助燃作用。就复合材料的冲击反应性能而言,加载应变率越高,材料反应延迟时间越小,反应越剧烈,且纳米级铝粉反应性和反应程度优于微米级铝粉;添加氧化物(三氧化铋、氧化铜、三氧化钼和三氧化铁)可以调节材料的能量释放特性。就复合材料的反应完全性而言,其作为弹丸发射速率越高,反应越完全;铝粉含量对反应完全性有非常显著的影响;氧化铜可以提高反应的完全性。就复合材料的应用场景而言,其对靶板的毁伤效果、纵火能力、提高推进剂力学性能和燃烧效率、作为防护材料的防护效果,比传统材料都有显著提高。此研究结果预计会对火炸药行业和战斗部行业从业者有重要的参考价值。

超级电容器因其体积比传统电容器更小、更快的充放电过程以及更长的循环使用寿命而受到了储能行业的普遍重视。超级电容器是一种高级的能量储能装置,它利用电极和电解质之间的双层电荷分布来储存能量,具有无污染、可持续发展等的优势。其中最熟悉的石墨烯材料应用最广泛,并发挥重要作用。概述了石墨烯的历史、制造技术,并对最近几年石墨烯与其他材料在超级电容器中的应用进行了回顾和展望。

MXene是继石墨烯后,又一类新兴的无机二维(2D)结构材料,近年来在材料科学、生物医药、纳米技术等领域中引起了广泛的关注。MXene具有良好的热稳定性、独特的层状结构、优异的催化活性和可调的化学性质,若用作阻燃剂对材料进行阻燃处理,将赋予材料优异的阻燃性能。详细阐述了MXene的刻蚀法和化学气相沉积制备法,以及MXene的阻燃机理和MXene阻燃材料的研究进展;重点阐述了MXene阻燃材料通过添加改性剂、表面官能团修饰和共价键功能化等方法进行改性的研究进展,以及MXene协同其他阻燃剂增强聚合物阻燃效果的研究现状;并对MXene阻燃材料的发展前景进行了展望。

随着以锂离子电池为代表的新能源行业的兴起,锂需求量大幅增加,因此盐湖卤水提锂技术受到广泛关注。以锂离子筛作为吸附剂的盐湖卤水提锂技术具有环保、高效以及可持续发展的特点。介绍了盐湖卤水提锂技术的类型,综述了钛基锂离子筛的合成方法及钛基锂离子筛纳米材料的研究进展,并对比了不同钛基锂离子筛合成方法的优缺点,最后对钛基锂离子筛的研究方向进行了展望。

传统的刚性传感器由于难以集成到柔性电子器件中且不能适应复杂变形环境等问题,应用受到严重限制,制备基于人类自然感知能力的柔性压力传感器是解决上述问题的有效途径之一。概述了压阻式、电容式、压电式柔性压力传感器的工作机理,从传感层所使用的离子活性材料和微结构设计的角度重点介绍了离子型柔性压力传感器的研究现状,综述了离子型柔性压力传感器在电子皮肤、医疗健康、运动检测等方面的应用。

金属有机框架(MOF)在光学传感方面得到了广泛的应用,同时量子点(QD)也具有优异的光学性能,可将其引入到MOF中,提升其光学活性。因为MOF自身具有较大的孔径可以容纳QD,可以充分避免QD聚集而导致光学活性降低的问题。QD@MOF复合材料结合了QD和MOF优异的光学性能和特异性识别等优点,提升了复合材料在荧光传感器领域的灵敏度和选择性。综述了合成QD@MOF复合材料常见的3种方法:瓶中船法、瓶绕船法和物理混合法。及QD@MOF材料作为荧光传感器在检验金属离子、生物分子、气体、硝基化合物等物质的应用。还简要讨论了目前所面临的问题,及未来的发展方向。

有机硅材料因其优良的柔韧性、耐化学性、绝缘性、低黏度和耐温度性的特点广泛应用于电子领域,但其较低的导热系数阻碍了自身的应用与发展,因此高导热有机硅材料的开发是一个挑战。介绍了有机硅复合材料导热机理、导热填料种类,着重综述了目前国内外各种提高导热复合材料导热性能的方法与手段,对高导热有机硅材料的困境、研究重点方向进行了总结与展望,对高导热有机硅材料研究工作具有一定的参考和借鉴意义。

淡水资源短缺已成为人类面临的一个突出问题,但传统水处理技术存在高成本、高能耗、低效率的问题。由于太阳能具有绿色、可持续的特点,应用气凝胶材料组成的界面太阳能蒸发器来进行海水淡化、污水与废水的处理已引起人们的高度关注。在界面太阳能光热蒸发处理水的过程中,其水处理效率与太阳能的吸收及利用、水传输通道及热量管理等密切相关,尤其是太阳能的吸收及利用。简要综述了有机气凝胶材料在界面太阳能光热蒸发技术方面的应用及研究进展,包括有机气凝胶材料所用光热材料的类型、光热转换材料转换机制的介绍以及重点对负载不同光热材料的有机气凝胶材料在界面太阳能光热蒸发水处理方面的研究与应用进行了综述,并对有机气凝胶材料在界面太阳光热蒸发进行水处理的发展趋势进行了展望。

在自然界中,许多生物展现出很强的抗冻能力,能够在极冷的环境中生存。受这些生物抗冻性的启发,研究人员开发了许多先进的抗冻水凝胶材料,并探索其在柔性电子、柔性能源和生物科学等不同领域的潜在应用。基于耐寒生物抗冻性的基本机制,总结了抑制冰核形成和抑制冰晶生长的两类合成抗冻水凝胶的策略:可以引入有机溶剂、酸、两性离子、盐等方法抑制冰核形成;可以引入防冻蛋白(AFPs)、构建核壳纳米结构和聚合物互穿网络结构(IPNs)等方法抑制冰晶生长。简要介绍了每种策略的优缺点,讨论了不同合成策略与所得到的水凝胶性能。最后,提出了抗冻水凝胶未来的发展方向。

静电纺丝法制备的聚酰亚胺(PI)纤维膜具有高的孔隙率、透气性及表面积,融合并放大了PI材料和微纳米结构的优异特性。从PI和静电纺丝两个概念及特点出发,介绍了这一具有特殊微纳米结构和微观形貌的高分子材料,总结了用于制备PI纳米纤维膜的现有工艺策略,重点介绍了PI纤维膜的相关改性技术方法,阐明了其具体的性能优势。最后,指出了PI纳米纤维膜未来发展趋势及所面临的关键技术挑战。

无负极锂金属电池由于具有超高的能量密度、优异的安全性及良好的经济性,有望成为下一代能量储存器件。然而,界面接触电阻大、锂枝晶及死锂形成等系列问题导致其循环寿命缩短。近年来,研究人员在优化电解质和沉积基底等方面开展了一些研究工作来延长电池寿命。阐述了无负极锂金属电池发展现状及存在的问题,重点综述了电解质优化、固体电解质界面膜(SEI)界面改性、集流体改性等策略提高电池的循环稳定性的研究进展。最后,对无负极锂金属电池的未来机遇和可能的发展方向进行了分析与展望。

纳米纤维素作为一种新型的生物基天然功能纳米材料,其在复合材料、包装、医药材料、涂料、化妆品和电子产品等领域具有广阔的应用前景。但是,目前纳米纤维素在制备过程中仍然存在着高能耗和高水耗等问题,导致其生产成本高。另外,传统纳米纤维素制备方法通常在较低纤维素浆料浓度条件下进行(浓度小于5%),这导致单位体积的生产效率低以及终产物含水率高,给运输、储存和应用都带来极大的困难和挑战,制约着其素进一步市场推广和实际应用。因此,纳米纤维素高浓制备技术受到越来越多的关注。开发纳米纤维素高浓制备技术可解决其生产过程中能耗高、水耗高和终产物含水率高等问题,有望进一步降低其生产成本和应用成本。

化工新材料是指在化学化工研发、制备和应用过程中,有新结构、新方法、新性能指标、新应用的化工材料,是国民经济基础性产业。近些年,我国化工新材料科技和产业发展速度较快,特别表现在储能材料、光电转换材料、光催化材料、电子材料、先进复合材料用树脂及高性能纤维材料、功能性涂料和粘合剂等方面,已在风电光电、新能源汽车、航空航天、半导体封测等多个领域发挥重要作用,形成新质生产力。中国化工学会化工新材料专委会将每年组织学会专家学者编写当年的化工新材料的科技产业进展情况,发表在《化工新型材料》杂志上与广大读者见面。

为了制备水溶且耐高温的环氧树脂,提升其贮存稳定性和使用安全性,减少环境污染,以环氧树脂E20和E44为原料,通过原位共混磷酸化合成工艺对混合环氧树脂进行改性,制备出耐高温的磷酸化改性水溶性环氧树脂,并对其合成条件进行了优化,确定了最佳工艺参数。通过傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振波谱仪、热重分析仪等对磷酸化改性水溶性环氧树脂的结构和性能进行表征。磷酸化改性水溶性环氧树脂最佳工艺条件为:m(E20)∶m(E44)=5∶5,环氧树脂环氧值与磷酸摩尔比为1∶1.2,反应温度为50℃,反应时间为150min,m(H₂O)∶m(H₃PO₄)=2.3∶1。制备的磷酸化改性水溶性环氧树脂粒径小,质量分数为1%的改性环氧树脂乳液平均粒径为11.8nm,以4000r/min转速分离30min稳定不分层;改性水溶性环氧树脂耐高温性能优良,初始分解温度为297.4℃,400℃时质量残留率为72.20%,600℃时质量残留率高达36.68%;临界胶束浓度为0.5%,表面张力为38.86mN/m,显示了良好的表面活性;改性水溶性环氧树脂乳液的黏温特性良好,黏度敏感性小。

随着抗生素的广泛使用,多重耐药菌的不断出现已经成为影响人类健康的重大问题。传统低分子量抗菌材料在单独使用时难以达到预期的抗菌效果,此外生物相容性和稳定性等问题亦使其应用范围受到限制。具有多样化合成策略且更加高效的高分子抗菌材料的出现为对抗病原微生物提供了新方法。与低分子量的有机或无机抗菌材料相比,高分子抗菌材料有着良好的生物相容性、功能可控性和更多样的结构设计,可通过多种方式对细菌产生抑制和杀灭作用,现已在治疗耐药菌感染、伤口敷料、靶向抗菌、抗菌涂层等方向得到广泛使用。根据合成策略和作用机制对现有高分子抗菌材料进行了总结分类,提出目前发展存在的问题并对其未来的发展方向提出了展望,以期发挥高分子抗菌材料的优势并将其应用于更加广泛的领域。

目前,低温精馏等传统的气体分离方法存在效率低、成本高和具有安全隐患等问题。最近,具有独特性能的MOF膜逐步成为研究热点。ZIF-67是一种超微孔尺寸的MOF材料,由于其孔径定义明确,尤其是3.4的小尺寸,使其具有高效的气体吸附和分离能力,适合根据分子大小进行分离,因此是捕获CO₂的理想材料。并且,ZIF-67具有出色的热稳定性,这在实际应用中至关重要。探讨了使用α-Al₂O₃载体管,通过传统的二次生长方法从ZIF-67纳米片晶种生长出高分离性能的ZIF-67膜。并通过优化合成条件,获得了出色的CO₂分离性能,理想的H₂/CO₂选择性为26.99,H₂通量为2.41×10^-8mol/(s·Pa·m²)。

采用连续静电纺丝法制备“层层递进式”Janus-PAN(聚丙烯腈)纳米纤维膜。Janus-PAN纳米纤维膜以亲水性PAN纳米纤维膜为底层、聚丙烯腈/聚氨酯(PAN/PU)共混纳米纤维膜为中间层,喷涂疏水改性的SiO₂粒子作为顶层。通过场发射扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、接触角测量仪、电子单纤维强力仪对Janus-PAN纳米纤维膜的表面形貌、化学组成、表面润湿性能、力学性能进行分析和测试并研究了其油水分离性能和循环使用性能。结果表明Janus-PAN纳米纤维膜具有不对称的润湿性,能够有效切换分离水包油和油包水乳液,经过8次循环分离后仍具有较高的分离效率。其中,水包石油醚和水包机油乳液的分离效率超过99.2%和99.0%,花生油包水和石蜡油包水乳液的分离效率可达97.3%和98.6%以上。

通过高效提取、处理及使用天然生物质材料制备复合材料,是目前材料研发领域的重点研究内容之一。油茶果壳是油茶果的附属产物,每年会随着油茶果的收获有着大量的产出,其具有作为生物质复合材料原料的潜在价值。对油茶果壳材料进行了介绍,详细阐述了油茶果壳提取纤维素、直接制备木塑复合材料、制备生物质碳复合材料的相关研究及应用现状,以期为丰富油茶果壳材料高值化利用提供一定的指导。

为了制备高分子量的聚丙烯腈(PAN),以有机溶剂二甲亚砜(DMSO)作为反应介质,以丙烯腈(AN)与衣康酸(IA)作为反应单体,通过改变引发剂种类、共聚单体配比、引发剂浓度、反应温度和反应时间,进行均相溶液聚合以制备出转化率和分子量均较高的PAN共聚物。结果表明:以3种引发剂过硫酸铵(APS)、偶氮二异丁基脒盐酸盐(V50)、偶氮二异丁腈(AIBN)进行反应,采用APS作为引发剂所得PAN聚合物的转化率和黏均分子量最高。第二单体IA的引入使聚合反应转化率整体上呈现降低趋势,分子量则呈现先升高后降低的趋势,并在IA质量用量为2%时,达到最大值。当共聚单体IA用量在1%～2%时,可得到较高转化率和分子量的PAN共聚物。由红外谱图可知,2240cm^-1附近为C≡N的伸缩振动特征吸收峰,强度最强,说明AN单元在共聚物中是以长链连续性存在的。

环氧树脂是一种具有较高强度和刚度、良好化学稳定性且容易加工的高分子材料,但环氧树脂由于其脆性大,应用受到极大限制。针对环氧树脂的增韧,国内外学者做了大量研究。主要介绍了近几年国内外采用增韧剂改性环氧树脂的研究进展情况,涉及增韧材料包括橡胶弹性体、热塑性塑料、纳米材料、柔性链段、超支化聚合物和嵌段共聚物等,并对未来环氧树脂增韧技术发展方向进行了展望,以期为今后的研究提供理论指导。未来,研究人员可在填充方法、改性方法、增韧机理和可操作性的基础上,推动环氧树脂增韧设计的发展。

可陶瓷化酚醛树脂复合材料是一种由酚醛树脂基体、成瓷填料、助熔剂等填料组成的新型耐热材料,这种材料可在高温中形成陶瓷层,起到隔绝氧气和热量的作用,提高材料的耐热性能。从可陶瓷化酚醛树脂复合材料的主要填料和酚醛树脂耐热改性两方面进行综述,并对可陶瓷化酚醛树脂复合材料的未来进行了展望。

随着民用和军用领域通信技术的飞速发展,电磁波产生的废弃电磁辐射污染问题变得尤为突出。为解决电磁污染对人类生存环境带来的负面影响,亟待寻找一种轻质、高吸收性能、宽吸收频带的新型吸波材料。传统单一吸波材料吸收频带窄、吸收性能弱。但将磁损耗型材料与介电损耗型材料复合,可实现良好的阻抗匹配。阐述了电磁吸收的基本原理,并对目前国内外最常见的几种新型复合吸波材料的研究进展及发展前景进行了介绍。通过对导电聚合物复合吸波材料、生物质衍生碳基复合吸波材料、磁性金属复合吸波材料等新型材料的合成方法、结构、优缺点、吸波性能的总结。为研发吸收性能强、吸收频带宽、厚度薄、质轻的高效宽频吸波材料提供参考。

回收利用废旧磷酸铁锂电池是目前研究人员广泛关注的问题。与提取有价金属为目标的湿法、火法冶金技术相比,正极材料的修复再生技术具有能耗低、流程短以及更加环保的优势。由于其稳定的橄榄石晶体结构和高价值金属含量低,废旧磷酸铁锂电池正极材料的修复再生是一种经济的选择。综述了以物理法、热处理法、化学法为代表的3种预处理方式研究现状,总结了废旧磷酸铁锂电池正极材料修复再生方法的技术进展,包括高温固相再生、水热合成法、电化学法,分析了目前修复再生技术存在的问题并提出了相关建议。

近十几年来,苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)基柔性应变传感器因其优异的力学性能以及良好的传感性能走入大众视野。介绍了应变传感器的信号传感机理,综述了以SBS为基体的柔性应变传感器制备工艺以及不同碳纳米材料的传感机理,并对以SBS为基体与不同碳纳米材料组成的复合材料的应用进行了展望。

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)因廉价易得、环境友好且催化活性好等优点,逐渐在催化和环境等领域成为研究热点。然而,单一g-C₃N₄存在对可见光的吸收效率低等缺点,采用元素掺杂实现g-C₃N₄的骨架结构的调整,是克服这一缺点的有效方法。对近年来有关非金属多元素组合掺杂的研究工作进行了系统总结,主要包括含氧、磷、硼和卤素等元素的二元和多元组合,并对非金属元素掺杂工作中存在的问题及未来发展方向进行了展望。

在锂离子电池中,正极材料是决定电池能量密度和循环寿命的关键因素之一,而粘结剂作为连接正极材料、导电材料和集流体的组分之一,对电极的结构稳定性和电化学性能发挥着重要的作用。聚偏氟乙烯(PVDF)是锂离子电池中使用的重要粘结剂,在充放电过程中,电极中脱锂和嵌锂的行为导致结构承受应力,引起PVDF粘结剂体积发生变化,这不仅导致了电池容量衰减,而且由于其相对较低的离子传导性,高倍率条件下性能表现不佳。总结了PVDF粘结剂在锂离子电池中的最新科研成果,深入分析了改性PVDF对锂电池电性能和电解质/活性物质界面形成的影响机制,系统阐述PVDF改性方式对提高锂离子电池性能的作用机理,展望了高性能PVDF粘结剂的发展方向。

纤维增强聚合物基复合材料以其优异的力学性能在许多行业中得到了广泛的应用。但由于纤维增强聚合物基复合材料本身的结构特点,以及所处环境和荷载情况的复杂性,对其整体性和耐久性进行分析比较困难。采用结构健康监测(SHM)技术对复合材料的结构状况进行监测,提高了复合材料结构的安全性和可靠性,在许多行业得到了广泛的应用。综述了基于电阻传感的纤维增强聚合物基复合材料的SHM方式及其应用,并对纤维增强聚合物基复合材料SHM的发展进行了展望。

通过使用石墨烯(G)和炭黑(CB)共同构建输电线表面的微/纳米粗糙结构,同时引入非氟的正辛基三乙氧基硅烷(OTES)作为低表面能物质以赋予碳颗粒表面疏水基团,采用喷刷结合的方法在输电线表面制备得到G/CB@OTES超疏水防覆冰涂层。通过研究不同浓度的G/CB对输电线涂层的微观形貌以及润湿性的影响,确定了最佳掺入浓度。利用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对输电线涂层的形貌和化学键合进行了表征,并开展了接触角测试、光热性能测试、防冰测试、除冰测试和机械耐久性测试等实验,综合评估了光热超疏水涂层的防冰和除冰性能。结果表明:输电线光热超疏水涂层的接触角高达158.3°±3.6°,滑动角低至4.6°±1.5°,可将结冰时间延长至61min。此外,在模拟阳光照射下,输电线涂层表面温度在10min内迅速升高至98.5℃,并能在151s内使冻结液滴融化。上述结果证实了光热超疏水涂层在输电线表面的应用可以实现高效的防冰/除冰,为其在输电工程防覆冰领域的应用提供了重要的参考依据。

综述了聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合泡沫最新应用研究进展。详细介绍了PDMS泡沫模板法、液乳法、气相发泡法、溶剂蒸发诱导相分离法、3D打印法等制备方法。近年来,在PDMS泡沫中添加各类填料制备复合泡沫已经成为了研究的热点。常用的复合泡沫填料包括碳材料、金属纳米材料、导电聚合物、过渡金属碳化物等。此外,详细介绍了PDMS复合泡沫在压阻传感、电磁屏蔽、油水分离、吸声和阻燃等领域的相关应用成果。

具有高离子电导率且综合性能优异的凝胶电解质是储能材料领域的研究热点。以简单的冻融法制备了一种基于聚乙烯醇(PVA)和壳聚糖(CS)的水凝胶聚合物电解质,并获得高离子电导率。系统地探索了水凝胶冷冻时间、浸泡电解液的时间以及电解液种类对水凝胶离子电导率的影响,得出了适合该物理交联PVA/CS凝胶电解质的制备条件。结果表明:PVA与CS质量比为1∶2,经过5h冷冻12h解冻获得的凝胶具有较均匀的三维孔洞结构和较低的结晶度,没有发生水凝胶无限溶胀以及溶解的现象。该水凝胶浸泡饱和NaCl电解液6h后其离子电导率达到最大值1.68S/cm,浸泡1mol/L H₂SO₄电解液的离子电导率在4h时最大为0.83S/cm。此外,5mm厚的水凝胶在12h后达到溶胀平衡,体积和质量溶胀率分别约为170%和145%;凝胶断裂伸长率在室温下可以达到200％左右。

聚氯乙烯(PVC)合成化学的进展主要聚焦于内增塑和减少分子链缺陷结构。对于前者,方法包括:利用PVC分子链中C—Cl键的亲核取代反应及后续的点击反应等引入小分子增塑官能团;利用活性C—Cl键的接枝聚合引入大分子接枝链;自由基共聚合引入自增塑功能单体,如氯乙烯与(甲基)丙烯酸酯聚乙二醇单甲醚酯的共聚物展现出了优异的内增塑性能;可控自由基聚合合成嵌段聚合物等。这些方法虽然制备了不同玻璃化转变温度(T_g)的PVC共聚物,但反应物的高成本和工艺过程的复杂性,在工业生产中的应用还存在挑战。在工业生产技术方面,讨论了影响PVC树脂颗粒特性的工艺因素,重点介绍了连续引发剂加入(CiD)技术。CiD技术可以将PVC的聚合反应时间缩短到240min,同时通过降低叔氯的含量而显著提高PVC产品的热稳定性。作为平衡氯碱工业氯气的主要产品,PVC树脂在较长的一段时间是不可替代的,提升生产技术和改进产品质量,开发新的PVC共聚树脂是行业可持续发展的关键。

聚乳酸(PLA)是可生物降解的聚合物材料,但其韧性较差,因而应用受到限制。为改善PLA的力学性能,选用具有良好生物降解性和高柔韧性的聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)与其进行共混。同时,通过添加乙撑双硬脂酰胺(EBS)作为相容剂,以优化PLA与PBST之间的相容性。研究结果表明:通过引入EBS,PLA和PBST在复合膜中的玻璃化转变温度更为接近;复合膜中海岛相结构的分散相尺寸减小,表明PLA与PBST的相容性得到改善。此外,增容改性后PLA/PBST/EBS复合膜的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了4.67%和21.29%,水蒸气透过率下降了12.92%,复合膜的疏水性有所提高。

无机质增强植物纤维高分子复合材料已成为功能型复合材料领域中的重点关注对象,其具有性能优异、附加值高、应用领域广等优势。系统综述了国内外关于蒙脱土、云母、氧化物、碳酸钙、滑石粉、石墨烯、炭黑及碳纳米管等无机质增强植物纤维高分子复合材料在阻燃、耐老化、导电及电磁屏蔽等功能方面的研究现状和进展,针对无机质增强复合材料在功能性拓展、无机质与基体材料复合、功能性内在机理分析等方面提出存在的问题,并展望功能型复合材料领域的发展前景,以期为进一步推动高附加值功能型复合材料的研究提供科学理论依据。

随着传统能源的枯竭,氢能成为最具发展潜力的可再生能源之一,其中生物质制氢是一种有前景的绿色方法。目前催化热解逐渐成为生物质转化利用技术的重要研究方向,选择合适的催化剂可实现定向制氢。对镍基催化剂制取高含量氢气进行了综述,主要介绍了催化热解机理和复合镍基催化剂(沸石、金属氧化物)对热解气体产率及组成的影响。并针对目前该领域所面临的技术瓶颈提出了一些展望及发展方向,为生物质催化制氢提供相关参考。

有机硅材料凭借优异的耐高低温性、耐候性、电绝缘性、生理惰性等特点,广泛应用于航空航天、国防军工以及国民经济各领域。研究有机硅材料的解聚行为有助于耐高温硅橡胶的设计开发和废旧有机硅材料的绿色回收。综述了有机硅材料的降解机理,主要包括催化降解(亲核体、亲电体)和热降解(侧基热氧化降解、主链拉链式降解、主链无规重排降解)机理,介绍了抑制以及促进有机硅材料降解的主要方法,旨在提高聚硅氧烷的热稳定性以及实现废旧有机硅材料的回收利用。

碳量子点(CQDs)作为荧光纳米探针用于重金属离子检测,具有操作简单、成本低、准确性高和快速响应等特点。介绍了CQDs荧光纳米探针检测重金属离子的荧光淬灭机理,总结了影响CQDs荧光纳米探针性能的主要因素,指出了目前CQDs荧光纳米探针检测重金属离子中存在的问题,最后展望了CQDs荧光纳米探针未来的发展前景。