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《基于4-乙烯基吡啶接枝共聚物(乙烯-共四氟乙烯)薄膜的二乙烯苯交联磷酸酯膜的表征和燃料电池性能。》

  • 来源专题：可再生能源
  • 编译者： pengh
  • 发布时间：2018-04-02

  • 研究了二乙烯基苯(DVB)作为交联剂对4-乙烯基吡啶(4VP)从聚乙烯醇(乙烯-四氟乙烯)膜的接枝聚合法的影响。实验结果表明，所制备的薄膜掺有磷酸(PA)，具有机械、表面、热性能和燃料电池性能等特点。通过将4VP与1% DVB混合后得到的交联膜提高了聚合动力学，并根据移植物条件导致了50%的移植物水平。与非交联膜相比，交联膜具有更好的力学性能。导致膜表现出质子导电率高达75 mS /厘米低于50%相对湿度(RH)在120°C,除此之外几乎翻倍的输出功率比noncrosslinked膜燃料电池。据我们所知，DVB交联4VP的ETFE膜首次在实际燃料电池试验站测试，将其性能与工作温度相关联。此外，生产膜的表面性质与交联程度有关。湿度依赖性不明显的在中间膜导致产生强大的潜力测试温度(80 - 120°C)聚合物电解质膜燃料电池。

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    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2018-07-26
    • 自组装嵌段共聚物(BCP)模式是下一代光刻技术中纳米模板制备的主要竞争者之一。将这些模板转换为硬标记材料是模式转移的关键，在某些情况下，需要从纳米管中选择性地移除一个块。聚(苯乙烯)-block-poly(4-vinylpyridine)(PS-b-P4VP),高χBCP系统,它可能会纳入半导体奈米制造,这选择性的去除主要是通过湿蚀刻/激活过程。相反，这一过程有许多缺点，包括缺乏控制和产生高浪费导致高成本。由于这些原因，我们的动机是离开湿腐蚀过程并优化干燥腐蚀，这将克服与激活过程相关的限制。本文介绍了一种选择性等离子体蚀刻工艺，用于p4p4vp纳米颗粒膜的P4VP核心去除。结果表明，氮反应离子刻蚀等离子体对P4VP的选择性为2:1，表明氮在P4VP芳香环中的位置在这种选择性中起着关键作用。在不破坏真空的情况下进行了原位等离子刻蚀和x射线光电子能谱测量，证实了氮等离子体在PS上有选择性去除P4VP。 ——文章发布于2018年6月25日
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    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2020-08-10
    • 聚乙烯（PEs）是用途最广的合成聚合物，这种多功能性源于PEs可通过支化结构改变其机械性能和结晶度、化学惰性与疏水性；但它的优越性却成了难降解的理由，以至于走向“被禁”的结局。最近，康斯坦茨大学的Stefan Mecking等人受“链内酮基促进光降解”的启发，在碳酸二甲酯（DMC）有机溶剂中或水性条件、相对适度压力<350 atm下，共聚合成具有理想浓度的链内酮基PE，可得到热塑性可加工材料或连续的薄膜，并发现材料在阳光下会发生光降解。相关结果以“Photodegradable branched polyethylenes from carbon monoxide copolymerization under benign conditions”为题于2020年7月23日《Nature Communications》。 碳酸二甲酯有机溶液中的聚合反应 商业用乙烯聚合通常使用超临界乙烯作为反应溶剂，因此需要高温高压才能有效反应；而碳酸二甲酯为聚合反应提供更为容易的聚合环境：在300bar/100-160℃下共聚即可得到不同酮含量的PE；进一步发现，PE中酮含量与聚合温度以及CO分压相关。 以13CO作为共聚单体探究酮改性PE的微观结构。图1所示，聚合物中除直链酮外，还含有在羰基α位上带有分支的酮；与催化性CO-乙烯共聚相比，此研究的自由基共聚中，不存在交替共聚。除直链酮外，所得聚合物还主要含有在羰基的α位上带有分支的酮、还观察到大量带有两个或三个分支的酮。 图1 聚酮的13C核磁共振谱a）在水中聚合 b）在DMC中聚合 水性条件下的聚合反应 为尝试更安全、环境更友好的聚合过程，水成为第二种反应介质。乙烯和CO在水中进行共聚反应可得到直径约20nm的球形纳米粒子分散体，并且CO含量越高，均匀性越差（图2）；水性聚合共聚物每1000个C原子具有27-20个支链，比有机溶液聚合高出5倍：例如120℃/1.5bar CO分压下的样品中，50%的支链位于酮的α位，并且α位还具有2或3个支链的酮，并且同样没有交替的聚酮链段。 图2 聚酮纳米颗粒的TEM图像 酮官能化聚乙烯薄膜 在室温下，在水分散体中产生具有链内酮基的聚乙烯连续膜，滴铸法制备的薄膜厚度为1-4μm，平均粗糙度为30-110 nm（图3）；而垂直沉积法获得的薄膜厚度为100-600 nm，粗糙度为15-35 nm。具有低CO含量的聚酮薄膜坚硬而坚硬，而具有较高CO含量的聚酮则更软甚至具有粘性；并且发现，随着酮含量的上升，共聚物分解更快，与酮基团促进光降解一致。 图3 a）聚酮薄膜在条纹背景前的玻璃基材上的光学外观 b）由相同的聚酮分散体在硅基板上沉积的薄膜 材料特性 将聚合物通过注塑成型加工成样品进行拉伸测试。在温度为140℃和160℃下得到的材料其断裂伸长率为10％和15％；实验过程中发现，将乙烯和CO与乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA）或己二酸二乙烯基酯（DVA）进行三聚反应可提高材料的机械性能：对于含2%CO与1.2mol%EGDMA/0.3mol%DVA的三元共聚物，材料的断裂伸长率分别高达28％和50％。 文章初步了解材料的海洋环境中的光降解性，将浸泡于水中的商用LDPE与样品暴露在模拟阳光下4个月，从图4a，b可以看出材料发生显著的重量变化；从TEM图像中也可以发现，与未功能化LDPE相比，酮改性聚合物的表面出现100-500μm深的裂纹，由于表面降解而变得不均匀，在轻微机械应力下即可崩解（图5）。 图4 商品LDPE、乙烯、CO和EGDMA（a）或DVA（b）三元共聚物试样和乙烯均聚物比较样品在紫外光照射下随时间的质量损失 图5 紫外线照射4个月前后样品表面的反射光显微镜图像 小结 在相对较低的压力下（＜350 atm），具有链内酮基的聚乙烯材料可在碳酸二甲酯溶剂或水性条件下通过乙烯/一氧化碳共聚获得；酮含量具体取决于CO分压和温度，低CO含量便可使材料获得光降解性，并且在很大程度上保留了PE的特性，因此并不影响后续的加工。
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