双球雅努斯(Janus)颗粒的结构调控及其对共混聚合物增容作用的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51773038
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0310.其他有机高分子功能材料
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Polymer blending is an important approach for fabricating novel high-performance materials. Interfacial compatibility in polymer composites is the key factor for determining their morphology, structure and properties. The anisotropic Janus particles are a type of solid particle compatibilizer. They can eliminate interfacial shear bands and crazing resulting from stress concentration, and prevent the formation of destructive cracks. The asymmetrical Janus particles can also play a role of constraint and nail anchor on the crack front. In this project, the double-ball like Janus particles synthesized in batch will be modified and their fine structure will be regulated. Then, the Janus particles with varied balance parameter will be used as compatibilizer in polymer blends. The Janus compatibilizer may possess excellent compatibilization efficiency and function because the highly asymmetric shape of double-ball contributes to the orientation and anchoring of Janus particles at the interface of polymer blends. For this purpose, the effects of the structure of Janus particles and the processing parameters of polymer blending on the interfacial structure, and on the properties of polymer blends will by studied systematically. The relationship between the structure and balance parameter of Janus particles and the properties of polymer composite materials will be elucidated. Thus, the linkage between the Janus compatibilizer and the performance requirements of polymer blends will be established. This project will promote the development of the synthesis and application of Janus materials and the explication of the relevant physico-chemical problems. This study will resolve the bottleneck of Janus particles from basic research to practical application. It will also offer some academic and experimental proofs for extensive applications of Janus compatibilizer.
聚合物共混是制备新型高性能材料的重要途径,界面相容性决定着共混物的形态结构和性能。各向异性雅努斯(Janus)颗粒作为固体增容剂能消弥应力集中造成的界面层剪切带和银纹引起的裂纹,对裂纹前沿的发展起约束限制作用和钉锚作用。本项目拟对批量制备的双球Janus颗粒进行表面改性和结构调控,并将其应用于增容共混聚合物,实现Janus颗粒在聚合物共混体系两相界面定位聚集,高效增容和功能性;系统研究Janus颗粒精细结构和聚合物共混改性变量对增容效果及其界面行为的影响,以及功能化Janus颗粒对聚合物共混物功能性的影响。构建Janus结构和平衡性参数与聚合物复合材料性能的科学关联,为Janus颗粒增容和共混聚合物性能需求架构桥梁。开展这项研究将促进Janus材料的合成应用及其相关物理化学问题的解决,突破Janus材料从基础研究到实际应用的瓶颈,为其广泛用作相容剂提供科学依据。

结项摘要

各向异性的雅努斯(Janus)材料具有丰富的界面行为,批量制备并应用于增容共混聚合物是实现其实际应用的重要途径。调控了两侧的化学反应活性和极性,构筑Janus平衡性参数不同的颗粒,用于热塑性树脂、热固性树脂、医用高分子等有机-有机体系和涂料、橡胶等无机-有机体系的增容。重点考察了Janus颗粒与共混物两相的作用力、在聚合物中的迁移、界面铆定、抑制分散相聚集、影响共混物相行为和宏观力学性能的影响。探讨了Janus颗粒对聚合物复合体系传热和发泡的影响。发展了Janus颗粒、Janus海绵和Janus凝胶的合成制备方法,拓展其在医学和传感方面的应用。得到如下结果:.(1)各向异性的Janus材料具有均相固体颗粒无可比拟的增容效果,其两侧分别与聚合物两相形成化学键,增强界面粘结,并随着键合位点的增加而增强。粒径较小、片状Janus颗粒因比表面积较大具有更好的增容作用,Janus片(0.05%,片厚约6nm)优于小颗粒(1.5%,长轴约250nm),优于大颗粒(3%,长轴约600nm)。.(2)Janus颗粒具有细化分散相、促进纤维化、抑制纤维相凝聚的作用,有利于形成双连续结构,构筑更多的共混物界面作为功能材料的框架或诱导形成泡孔均匀、密度较高的发泡材料;聚合物加工过程它逐渐向两相界面迁移,定向排布于界面处,起铆钉作用,并能吸收外力冲击,兼具增强增韧作用。PPDO/PLA复合材料中添加0.05份Janus片,拉伸强度和断裂伸长率分别提高了16.65%和217%。.(3)Janus材料不同化学组成具有严格的分区,可以互不干扰地发挥各自的功能,表现出更加优异的功能性。如橡胶的增容增塑剂、高效止血抗菌敷料、油水响应凝胶等。.构建的Janus颗粒增容共混聚合物的选用原则及其比表面积对增容作用的影响可为其用作相容剂提供理论和科学实验依据,推动Janus材料批量制备、表面改性、功能调控和工业应用的发展。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(3)
Increased continuity of the PA6 phase from the PS matrix induced by migrating Janus particles and its application in thermal conductivity
Janus 粒子迁移导致 PS 基体中 PA6 相的连续性增加及其在导热性中的应用
  • DOI:
    10.1021/acs.iecr.1c03202
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    Industrial & Engineering Chemistry Research
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Lin Jiahe;Chi Chongyi;Zhang Yuxia;Lin Jianrong;Chen Qinhui
  • 通讯作者:
    Chen Qinhui
Synthesis, characterization and its compatibilization on polymer blends of arched Janus nanosheets
拱形Janus纳米片聚合物共混物的合成、表征及其增容
  • DOI:
    10.1016/j.polymertesting.2021.107159
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    Polymer Testing
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Xu Zhiyan;Lin Jiahe;Chen Jiawen;Lin Jianrong;Chen Qinhui
  • 通讯作者:
    Chen Qinhui
Solvent-free synthesis, plasticization and compatibilization of cardanol grafted onto liquid isoprene rubber
液态异戊二烯橡胶接枝腰果酚的无溶剂合成、增塑与增容
  • DOI:
    10.1016/j.compscitech.2021.109027
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
    Composites Science and Technology
  • 影响因子:
    9.1
  • 作者:
    Wang Peng;Liu Jinling;Chi Chongyi;Zhang Yuxia;Chen Denglong;Chen Qinhui
  • 通讯作者:
    Chen Qinhui
Click-Grafting of Cardanol onto Mesoporous Silica/Silver Janus Particles for Enhanced Hemostatic and Antibacterial Performance
将腰果酚点击接枝到介孔二氧化硅/银 Janus 颗粒上以增强止血和抗菌性能
  • DOI:
    10.1021/acsabm.0c01267
  • 发表时间:
    2020-12-21
  • 期刊:
    ACS APPLIED BIO MATERIALS
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Chen, Jiawen;Chen, Kexin;Chen, Qinhui
  • 通讯作者:
    Chen, Qinhui
Design of Janus particles based on silica@polystyrene and their compatibilization on poly(p-dioxanone)/poly(lactic acid) composites
基于二氧化硅@聚苯乙烯的Janus颗粒的设计及其在聚对二氧环己酮/聚乳酸复合材料上的相容性
  • DOI:
    10.1002/app.50269
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Applied Polymer Science
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Xu Zhiyan;Liu Jinling;Chen Jiawen;Lin Jianrong;Chen Qinhui
  • 通讯作者:
    Chen Qinhui

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反应挤出聚丙烯接枝腰果酚的研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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