梯度共聚物综述
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浙江理工大学本科毕业设计(论文)文献综述报告随着机器人应用领域日益扩大,自动化水平不断提高,特别是在水下、高空及危险的作业环境中, 迫切希望能给机器人末端赋予一个类似人手的通用夹持器,以便在危险、复杂及非结构化的环境中,适应抓取任意形状的物体,完成各种复杂细微操作任务的要求,机器人多指灵巧手正是为了适应这一需要而提出的[1] 。
2 国外多指手发展历史及研究成果目前,国内和国外都有一些非常有代表性的多指灵巧手被制造出来。
国外多指手的研究始于20 世纪70 年代,其中具有代表性的早期灵巧手有: 日本“电子技术实验室”的okada灵巧手[2]。
如图1 所示,该手有3个手指, 一个手掌, 拇指有3个自由度, 另两个手指各有4个自由度。
各自由度都由电机驱动,并由钢丝和滑轮完成运动和动力的传递。
这种手的灵巧性比较好, 但由于拇指只有3个自由度, 还不是最灵巧的手。
另外, 在结构上, 各个手指细长而单薄, 难以实现较大的抓取力和操作力[3]。
图1 okada 灵巧手美国斯坦福大学研制的stanford/jpl手,也是一种非常具有代表性的多指灵巧手。
如图2 所示,这种手没有手掌,共有3个手指,每根手指有3个关节,拇指相对另两个手指而立。
手指内采用的也是腱、滑轮传动方法。
这种手的自由度较少,易于设计、制造和控制,所以,目前对这种手的研究比较多,也出现了许多与其相类似的手。
国内北航研制的多指灵巧手就是一种仿jpl手[5,6],也有3个手指,每指3个关节,外表结构也极其相似。
国防科大研制的多[4] 指手的模型[7],也是一种仿jpl的手。
这种手由于每个手指的自由度只有3个,在抓取物体时,抓取点(指尖位置)一旦确定后,其抓取姿态就唯一确定。
因此,实际上手指没有冗余关节,也就没有抓取的柔性,无法像人手一样进行灵巧的抓取和操作[5]。
图2 stanford/jpl 灵巧手图3 utah/mit 灵巧手1982年美国麻省理工学院和犹他大学联合研制了 utah/mit灵巧手[8,9] 。
综述-温度敏感聚合物胶束的研究进展

温度敏感聚合物胶束的研究进展摘要:在众多刺激响应性聚合物胶束的研究中,温度敏感型聚合物胶束的研究较为广泛。
本文将着重介绍含PNIPAAm链段的温敏性双亲嵌段共聚物和泊洛沙姆类的合成、自组装及其(载药)胶束理化性质研究进展。
其中,聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)是目前报道最多的典型的温度敏感性高分子。
此外,对其它类型的温敏性共聚物及胶束的制备和性质研究也进行了简要总结。
关键词:温度敏感;聚合物胶束;胶束近十几年来,刺激敏感性高分子在生物医学,尤其在药物控释系统中的应用,受到了广泛的关注。
在外界环境条件,如温度、pH值、离子强度与价数、电场、电流、超声、光或者化学组分等微小改变时,该类高分子的物理状态或化学性质能发生突变。
利用该特征,通过合理的设计,就可以达到控释药物的释放的目的。
温度是影响用于人体的药物释放速度的最基本因素之一,且温度的可控性好,易于实施。
温度敏感型胶束是指当胶束受到微小的温度变化,胶束的结构或性质会有巨大的改变。
温度作为刺激信号来诱导胶束释放药物,具有许多优点:①热疗,在临床上本身就用于对肿瘤的治疗。
②温度刺激信号易于实现:温度刺激信号可以通过外界或人体内部的差异来完成。
③增加药物进入肿瘤部位:因肿瘤部位的渗透压高于周边,药物不易进入。
当肿瘤部位受到加热,肿瘤的血流量和肿瘤的微血管渗透性增加,这使药物更易进入肿瘤发挥药效。
关于温敏性聚合物胶束的研究受到国内外学者的广泛关注。
温敏性高分子材料是指对温度刺激具有响应性的高分子材料,属于智能高分子材料的一类。
温敏性高分子中常含有取代的酸胺、醚键、轻基等官能团[l],如聚(N-异丙基丙烯酞胺)[poly(N-isopropylacrylamide),PNIRAAm))[2]、聚氧化乙烯醚(PEO)[3]、羟丙基纤维素(HPC)[4]、聚乙烯咯烷酮(PvP)[5]等。
本文介绍了几种主要的温度敏感型聚合物胶束的转变机理及应用特点,包括N-异丙基丙烯酰胺均聚物[poly(N-isopropylacrylamide)]、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物[poly(ethylene oxide)-poly(propylene oxide)-poly(ethylene oxide, PEO-PPO-PEO,泊洛沙姆)]、聚乙二醇-聚乳酸-羟基乙酸共聚物[poly(ethyleneglycol)-poly(DL-lacticacid-co-glycolideacid)-poly(ethylene glycol), PEG-PLGA-PEG]等。
共聚物-高分子科学与工程学系

(1) 无规共聚物
(random copolymer)
(2) 交替共聚物
M1M2M1M2M1M2M1M2
(alternating copolymer)
(3) 嵌段共聚物 (block copolymer)
M1M1M1 M1M1M1M2M2M2 M2M2M2
(4) 接枝共聚物
M1M1M1M1
F1
r1
r1 f12 f1 f2 f12 2 f1 f2 r2
f 22
以mole分数来表示的共聚物组成方程式(微分形式)
(3 3)
若r1, r2 已知,则根据测得单体配料的瞬时组成 f 值可计算该瞬间生成 的共聚物的摩尔组成 F
23
若阳离子、阴离子或配位共聚反应历程与上述 自由基共聚的历程相类似,该微分方程也适用
(3 - 2)
d[M1]
式中: d[M2] 为瞬时生成的共聚物中两种单体链节的组成比, 即两种单体进入共聚物的摩尔数比
r1
竟聚率
r2
r1
k11 k12
,
r2
k22 k21
表示某一种自由基分别与两种单体 反应的速率常数之比
也是每种单体自聚与共聚反应的速率 常数之比
18
M1
自聚
M1
M2
共聚
M2
自聚
引发阶段单体进入共聚物的数目 << 链增长阶段 单体进入共聚物数目
链引发阶段只会影响共聚反应的速率,不影响 共聚物的组成
链终止反应仅仅是终止链自由基的活性,与两种 单体进入大分子链中的数目无关,因此:
链终止反应也不影响共聚物的组成
14
M1和M2的消耗速率分别为:
梯度界面及强韧化机制研究_概述说明以及解释

梯度界面及强韧化机制研究概述说明以及解释1. 引言1.1 概述梯度界面及强韧化机制的研究已成为材料科学领域中一个重要的研究方向。
梯度界面是指两种互不相容或具有差异性质的物质之间逐渐过渡的界面,在这个过渡区域内,一些特殊的效应和现象被引入,从而显著改变了材料的力学性能和功能特性。
而强韧化机制则是指通过改变材料内部结构和微观组织,使其在受力条件下能够更加耐用、抗损伤,并展示出优异的力学性能。
1.2 文章结构本文将分为五个主要部分进行阐述。
首先,在引言部分将对梯度界面及强韧化机制进行简要介绍并说明其重要性。
接着,在第二部分将详细探讨梯度界面的定义与特点、生成方法以及在材料领域中的应用案例。
第三部分将着重探究强韧化机制的重要性和意义,对其分类与原理进行解析,并总结其在工程领域中的应用前景。
进一步地,第四部分将探讨梯度界面与强韧化机制之间的关联研究,包括梯度界面对强韧化机制的影响分析、梯度界面优化设计策略与方法的探讨,以及结合梯度界面和强韧化机制的新材料开发前景展望。
最后,在第五部分将总结文章主要研究成果,并指出存在问题及改进方向,展望未来研究方向。
1.3 目的本文旨在全面系统地介绍梯度界面及强韧化机制在材料科学中的研究进展和应用前景。
通过对相关理论、方法和实践案例进行归纳整理和深入解析,探讨梯度界面与强韧化机制之间的关联性,并为未来材料设计提供新思路和方向。
同时,也希望能够引起广大科研人员对于该领域的重视,促进领域内各方合作交流,共同推动材料科学领域的发展。
2.梯度界面研究:梯度界面是指两个或多个不同材料之间的过渡区域,其中化学成分、晶体结构和物理性质等在空间上呈现出逐渐变化的趋势。
梯度界面具有独特的结构和特点,使得材料具备优异的性能和功能。
本节将探讨梯度界面的定义与特点、梯度界面的生成方法以及梯度界面在材料领域的应用案例。
2.1 梯度界面定义与特点:梯度界面是由两个或多个相邻材料之间形成的一个连续过渡层。
聚丙烯共聚物的合成与应用

容器及重负荷包装品等 , 也可用 于生产管材 、 板 材、 电瓶壳 等, 可用 作其他 高档 P 还 P专 用料 的
基 础料 。
聚丙烯的均聚物 ( P 是单一丙烯单 体的聚合 P H)
物, 因所 用催 化剂 和聚 合工艺 不 同 , 丙烯 单体 在控 制 的温 度和 压力 等条 件 下合 成 的 P P均 聚物 的分 子结构 有三 种不 同类 型 的立 体 化学 结 构 , 量 也 数
2 1 2月 0 2年
陈 洁等. 聚丙烯共聚物的合成与应用
3 5
聚 丙烯 共聚 物 的合 成 与应 用
陈 洁 , 聂小安 , 侠 , 科 常 李
( 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 , 南京 20 4 ) 102
[ 摘
要 ] 阐述 了聚丙烯共 聚物 的概念及分类 , 绍了聚丙烯共 聚物 与聚丙烯 均聚物性能方 介 无规共聚 嵌 段共 聚 接枝共 聚
介绍。
不一样。这三种结构是指等规聚合 物、 间规聚合
物和 无规 聚 合 物 ; 中 , 规 聚丙 烯 最 为 常见 , 其 等 其
甲基原子团都处在聚合物骨架的同一侧 , 这一结 构很容易形成结 晶态 , 赋予它 良好的抗溶剂和抗 热 性能 。
P H极好 的流 动 性 能 和 宽 范 围 的 流速 以 及 P 其独 特的 聚合物 特性 , 使它具 有优 异 的加工性 能 ,
般P P无 规共 聚物 中共 聚单 体 的质量 分 数
为 1 ~ % , 规共 聚 P % 7 无 P的结 构 与 均 聚 聚丙 烯 相似 , 只是在 聚合 物链 上 , 由于共 聚单体 分子无 规
固有的韧性 , 特别是在低于其玻璃化温度的条件
下韧 性差 , 同时还 存 在 尺寸 稳 定性 差 和易 老 化 等 缺点 , 限制 了其 使用 范 围。而 P P共 聚 物 , 由两 是 种 或两种 以上 不 同单 体 与丙烯 单体经 聚合 反应 而
综述-pH敏感双亲性聚合物

综述-pH敏感双亲性聚合物pH敏感双亲性聚合物的研究进展pH敏感双亲性聚合物的研究进展摘要:pH敏感双亲性聚合物由于具有多种潜在的用途而引起广泛关注。
本文综述了pH敏感双亲性聚合物的概念,组成,分类,合成方法以及在药物输送中的应用,并对其发展趋势进行了展望。
关键词:pH敏感;双亲性;聚合物;共聚物;胶束;脂质体;纳米粒两亲性聚合物是指同一高分子中同时具有对两种性质不同的相(如水相与油相,两种油相,两种不相容的固相等)皆有亲和性的聚合物。
pH敏感性聚合物是其溶液相态能随环境pH、离子强度变化的聚合物。
已有理论研究结果表明,聚合物分子内及分子间交联作用力可以分为以下几种:氢键、范德华力、静电作用和疏水作用力[1]。
在pH响应体系中四种作用力共同起作用引发pH敏感性,其中离子间作用力起主要作用,其它三种作用力起到相互影响、相互制约的作用。
一般来说,具有pH响应性的高分子中含有弱酸性(弱碱性)基团,随着介质pH值、离子强度改变,这些基团发生电离,造成聚合物内外离子浓度改变,并导致大分子链段间氢键的解离,引起体相分子构型或溶解度的改变。
1.pH敏感双亲性聚合物的分类pH敏感双亲性聚合物有两大类:一是聚合物中包含弱酸、弱碱基团和聚电解质的化合物;二是聚合物中有能在酸性条件下水解的连接段[2]。
1.1包含有可离子化的弱酸、弱碱基团的聚合物和聚电解质化合物羧基是典型的弱有机酸聚合物取代基。
这一类可在较低pH下接受质子并在中性和较高pH下放出质子,如聚丙烯酸(PAA)或聚甲基丙烯酸(PMAA)。
弱有机碱聚合物如聚(4-乙烯基吡啶)在较高pH下接受质子,在较低pH下放质子,如聚[甲基丙烯酸-2-(N,N-二甲氨基)乙酯](PDMAEMA),侧基带有取代氨基,因而在中性或酸性条件下可获得质子[3,4]。
药物载体在酸性或碱性条件下,聚合物中pH敏感基团会水解断裂或极性发生变化,使得聚合物纳米粒子破裂,同时负载其中的药物会被释放出来[5-7],释放过程中没有药物和载体之间没有化学键的变化。
交替共聚物和嵌段共聚物

交替共聚物和嵌段共聚物
交替共聚物和嵌段共聚物是两种重要的高分子化合物。
交替共聚物是由两种或多种不同单体按照交替顺序聚合而成的。
这种共聚物的化学结构呈现出A-B-A-B-A-B的重复顺序。
由于单体的差异,交替共聚物通常具有不同的性质和特点。
例如,聚(苯乙烯-异丁烯)是一种常见的交替共聚物,其物理性质介于聚苯乙烯和聚异丁烯之间。
嵌段共聚物是由两种或多种不同单体按照嵌段排列方式聚合成的共聚物。
在嵌段共聚物中,每个单体块具有一定的长度和特定的化学性质,它们按照规则的方式交错排列在一起。
这种特殊结构使得嵌段共聚物既保留了单体块的特性,又带来了新的性质。
嵌段共聚物的典型例子是聚苯乙烯-聚丙烯嵌段共聚物,其中苯乙烯和丙烯单体以嵌段排列的方式聚合形成高分子链。
交替共聚物和嵌段共聚物在材料科学、药物传递、涂层技术等领域具有广泛的应用。
它们可以通过调整单体的组成和结构来获得不同的性质和功能。
这些共聚物在制备新型材料、改进传统材料性能等方面发挥着重要作用,对于推动科学技术的发展具有重要意义。
梯度功能材料

报告人:张倩 专 业:动力工程及工程热物理
2015-10-28
目 录
1 2 3 4 概述 梯度折射率材料
热防护梯度功能材料
梯度功能材料的应用
概述
梯度功能材料(functionally gradient materials,缩写 FGM)是两种或多种材料复合成组分和结构呈连续 梯度变化的一种新型复合材料,是应现代航天航空 工业等高技术领域的需要,为满足在极限环境下能 反复地正常工作而发展起来的一种新型功能材料。 随着梯度功能材料的研究和发展,其应用不再局 限于宇航工业,已经扩展到核能源、电子材料、光 学工程、化学工业和生物医学工程等领域。
概述
梯度功能材料的主要特征:
1.材料的组分和结构呈连续梯度变化 2.材料内部没有明显的界面 3.材料的性质也相应呈连续梯度变化
材料组合方式:
1.金属/陶瓷 2.金属/非金属 3.陶瓷/陶瓷 4.陶瓷/非金属 5.非金属/塑料
梯度折射率材料
梯度折射率材料是一种非匀质材料,它的组分和 结构在材料内部按一定规律连续变化,从而使折射 率也相应地持续变化。 无机材料(如:玻璃梯折材料) 梯度折射率材料
热防护梯度功能材料
热防护梯度功能材料的设计
使金属和陶瓷的组分和结构呈连续变化,从而物性 参数也呈连续变化的复合材料。
热防护梯度功能材料
过程:
热力学边界条件
热防护梯度功能材料的设计
选择材料组合体系、制备方法
材料体系物理参数
温度分布模拟和热应力模拟
结果提交材料合成部门
热防护梯度功能材料
热防护梯度功能材料的种类
梯度功能材料的应用
2.作梯度折射光学材料
梯度折射率透镜
大大减小组件总数 和非球面组件总数、 简化结构
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梯度共聚物综述
【摘要】本文先阐述了梯度共聚物的概念和梯度共聚物的研究意义,以及其各种
用途,再介绍了梯度共聚物的分类及其相对各个的结构特点,最后重点综述了近
些年来一些有特点的梯度共聚物的制备方法,如常规自由基聚合、原子转移自由
基聚合(ATRP)和可逆加成一断裂链转移聚合(RAFP)等,并在结语里面对梯度共聚
物的研究方向和性能总结做出了进一步地分析。
【Abstract】This paper first expounds the concept of gradient copolymer and gradient
copolymer research significance, then introduces the classification of the gradient
copolymer and its relative various characteristics, and correspond to these
characteristics of a variety of purposes, the focus in recent years are reviewed in this
paper various method of preparation of gradient copolymer, such as conventional
emulsion polymerization, atom transfer radical polymerization (ATRP) and a
reversible addition fragmentation chain transfer polymerization (RAFP), etc., and
further analyzes the gradient copolymer research direction and research focus.
【关键词】梯度共聚物;原子转移自由基聚合;可逆加成一断裂链转移聚合
【Key words】 Gradient copolymer; Atom transfer radical polymerization; A
reversible addition fragmentation chain transfer polymerization
1.概念与意义
梯度共聚物是一种结构、性能都很独特的新型共聚物1,由A和B两种单体构
成,其单体组成随着相对分子质量的增加沿主链从A单体单元占主导地位逐渐变
化到B单体单元占主导地位,也就是指,共聚单体组成沿大分子链长呈一定梯度
分布的聚合物,从广义上讲,嵌段共聚物和无规共聚物是梯度共聚物的特例。
梯度共聚物中分子链间的相互作用是均匀分布的,这不仅会有效增加其相界
而亲和力,而且促使梯度聚合物有着较高的CMC(临界胶束浓度)值,可展现更宽
的界限、覆盖范围,从而降低界面张力。因此,梯度共聚物材料是一种比无规共
聚物或比嵌段共聚物更有效的高分子增容剂。以上独特的性能,使梯度共聚物的
应用前景很乐观,除了可以用作共混聚合物的增容剂和抗震、隔音阻尼材料之外,
还可以用作涂料和胶粘剂的分散剂,以及化妆品添加剂等。
由于链段组成的梯度变化,梯度共聚物具有独特的温度、力学响应以及界面
性能,在阻尼材料和共混物相容剂上有很大的应用潜力。为了制备这类具有独特
性质及特定化学结构和相对分子质量的梯度共聚物,现已发现了多种聚合方法,
并充分运用到梯度共聚物的制备中2。近年来随着聚合技术的发展,关于梯度共
聚物特点和制备等方面的研究报道有逐渐增多的趋势。因此,研究梯度共聚物有
着很重大的实际意义。
2.梯度共聚物的分类
梯度共聚物分为:分子间梯度共聚物和分子内梯度共聚物两种。
分子间梯度结构为:在加原料的非活性自由基聚合体系中,随着时间的推移,
反应在持续地进行,原料组成变化会使分子链间形成梯度结构。
分子内梯度共聚物是,随着分子链的增长,化学组成从一种单体占主导地位
变化到另一种单体占主导地位的一类新型共聚物。从单个的分子链来看,其组成
是无规则变化而统一均匀的,但是从分子链间来看,由于原料组成的不断变化,
先后形成的分子链在组成上是有着较大差异的,该类共聚物的每一条分子链都是
瞬间形成的,从而形成了梯度结构3。
3.制备方法
从上面我们知道,梯度共聚物共分为两类,因此为了得到不同类型的梯度共
聚物需要采取不同的制备方法。
3.1分子间梯度共聚物的制备方法
一般来说,分子间梯度共聚物是由常规自由基聚合方法制备得到。人们已熟
知,常规自由基聚合方法适用于单体广泛的共聚物,并且其聚合条件温和,但其
慢引发、快增长、易终止的机理特征也会导致产物的微结构、聚合度和多分散性
等无法控制。虽然从聚合物的单个分子链来看,其组成确实是无规变化而统计均
匀的,但是从聚合物的分子链间来看,当单体转化率较高时,先形成的分子链与
后形成的分子链组成有着较大差异,能够形成分子间梯度结构。
近年来,国外Ish igure T等研究使用界而凝胶聚合法制备出分子间梯度共
聚物,并将其用于高带宽梯度折射率塑料光纤4。国内华南理工大学研究通过使
用梯度加料法在常规乳液聚合中制备了均相结构的梯度共聚物,从一定程度上解
决
了普通核壳结构涂料在成膜过程中发生的微相分离问题,从而,使得核壳乳液聚
合反应中成膜不均、涂膜质量差等问题得到明显改善。
3. 2分子内梯度共聚物的制备方法
为了获得瞬时组成连续变化的分子内梯度共聚物,在制备过程中,1个分子
链的生长贯穿于整个反应过程,这导致组成的变化及微结构的变化体现在1个分
子链上。5因此共聚反应必须满足2个条件:一是所有的链必须同时被引发,且活
性中心需存活到聚合反应结束;二是参与共聚反应的各单体单元易于交互进入共
聚物链。常规的自由基聚合方法不能同时满足上述两个要求的,但是我们可以通
过原子转移自由基聚合(ATRP)、可逆加成一断裂链转移聚合(RAFT)等活性可控自
由基聚合方法来完成。
3.2.1原子转移自由基聚合(ATRP)
ATRP是1995年由关国某位教授提出的一种活性自由基聚合方法,绝大部分
能进行自由基聚合且具有共扼结构的单体都能发生ATRP。 其机理如下所示:
式中,RX是引发剂卤代烃(X= Cl或Br) , L表示配位剂5。
ATRP是建立在有机化学中过渡金属催化的卤原子转移自由基加成反应基础
之上的,因此ATRP由于宽松的聚合条件和单体适用范围较广而受到广泛的关注,
它不仅是一种最有效的聚合方法,而且也是一种合成相对分子质量可控且分布窄
的梯度共聚物的便捷方法。
3.2.2可逆加成一断裂链转移聚合(RAFT)
RAFT法是最后才见报道的梯度共聚物的制备方法,且相关报道较少。 RAFT
是在传统的自由基聚合体系中加入二硫代酷类化合物作为CTA(链转移剂)6,通过
硫化合物与链自由基可逆生成的休眠种来控制自由基反应的活性,它不失为一种
合成结构明确并具有预定相对分子质量的聚合物的好方法.其基本聚合原理如下
所示:
实际上,美国 zed等人首次用RAFT合成了数均相对分子质量为42OO0,相对
分子质量多分散指数为1. 13的聚甲基丙烯酸甲脂/丙烯酸丁酷梯度共聚物7。Luo
Y W等在采用RAFT细乳液聚合制备 St- MMA嵌段共聚物时发现,恒比点投料就
可得到相对分子质量较高的St- MMA梯度共聚物。
4.结语
作为一种结构独特的新型材料,梯度共聚物是越来越受重视了。随着活性
聚合技术的诞生、发展而出现和发展的,其优良的界面增溶性已引起越来越多的
重视,且随研究的不断深入,很多不为人知的性能将被开发出来,从而拓宽其应
用领域。
(1)总体上来说,我们对梯度共聚物分子的微观形态的理论研究还是比较缺
乏,需要研发出新的合成方法,将课本理论上探讨梯度共聚物分子的微观形态的
知识与它的实际宏观性质联系起来,同时也为了我们可以更充分地了解梯度共聚
物的特点和局限性。
(2)从分子设计的角度来选择不同的单体组合,以实现聚合物材料的多功能
化,这个问题应是今后研究的重点之一。
(3)研究梯度强度的控制方法,以便我们可以更好地调节梯度共聚物的性能
8
。
参考文献
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学,2007年