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  IPSE.高分子研究所
  ChE.化学工程系
  Tsinghua.清华大学
   
  研究兴趣  
  精细高分子实验室主要从事环境友好高分子材料、功能高分子微球和有机硅材料的研究工作。我们奉行理论与实践结合的方针,注重理论研究与应用研究并重的思路。主要研究兴趣包括以下五个方面:  
  1. 乳液聚合  
  乳液聚合具有环境友好、易于传质传热、可同时提高反应速率和聚合物分子量、产品性能可控等优点,作为一种聚合方法在生产实践中变得越来越为重要。但是,乳液聚合体系复杂,影响因素繁多,许多科学和技术问题还没有很好地解决。我们的研究工作主要集中在:(a) 研究乳液聚合体系中乳胶粒的形成与生长机制、形态演化与控制、以及结构与性能等基本理论与技术问题,揭示乳胶粒化学组成、结构形态与乳液及材料性能之间的内在规律;(b) 开发特种聚合物乳液,提高/赋予环境友好水性聚合物产品的力学、光学、电学、防水、抗污、耐候和降解等性能;(c)研究特种聚合物乳液生产中的工程技术问题,实现从实验室研究成果到商业化产品的转化。  
     
  2. 功能性聚合物微球  
 

功能性聚合物微球是指在其表面或内部含有反应性或功能性基团,或者具有特殊结构形态和性能的一类聚合物微球,它们在许多领域已经成为不可替代的功能聚合物材料。研究的微球包括微米级、亚微米级和纳米级三个尺度范围。主要研究工作包括:(a) 从热力学和动力学出发,建立多组分、多尺度聚合物微球形态控制的途径和方法;实现多层核壳、互穿、多孔、中空等多种结构形态的精准控制;(b)研究聚合物微气球和非溶胀均匀聚合物微球的制备方法;(c)研究有机-无机复合微球的制备及形态控制的方法,实现有机、无机多种功能的集成; (d)研究开发功能聚合物微球在能源、环境、电子、生物、医疗卫生、载体和特种材料等领域中的应用。

(1) 多孔/中空聚合物微球 利用不同的聚合方法结合不同的后处理技术,实现对微球大小及分布、微球内部微孔大小及分布、以及功能基的种类及分布的有效控制,开发其在特种涂料、生物化工和生物医药、聚合物颜料、造纸、保水等领域的应用。

(2) 反应性单分散聚合物微球 不同尺度、含不同反应性基团的单分散聚合物微球具有不同的性质和用途。利用乳液聚合、分散聚合、细乳液聚合、微乳液聚合或悬浮聚合的方法,制备表面富含羧基、羟基、磺酸基、环氧基、胺基等基团的聚合物微球,实现对微球大小及分布、以及表面基团密度的有效控制,并探索它们在不同领域的应用,是我们实验室一项系统的研究工作。

(3) 生物医用聚合物微球 特种聚合物微球已经在生物化工和生物医药领域得到了很好的应用,前景十分广阔。高分子微球在生物分子固定化、靶向给药、控制释放、以及医疗诊断等方面的应用是我们关注的重点。目前工作主要集中在以聚合物微球为载体的固定化酶、缓控释药物和缓控释农药等方面。

(4) 共聚型彩色聚合物乳液 合成含有生色基团的新型不饱和单体,通过共聚合的方法制备化学键合型彩色聚丙烯酸酯和聚氨酯胶体,研究共聚合反应以及聚合物胶体性能与材料性能之间的关系,以提高彩色水性聚合物产品光色稳定性和降低产品毒性。

(5) 无机-聚合物复合微球研究重点是根据材料结构与性能设计基本原理,在微观尺度上将无机材料(如SiO2、TiO2、CaCO3、稀土化合物、粘土等)与高分子相结合,通过微球结构及形态的精确控制来调控复合材料的物理化学性能(如密度、表面特性、折光率、力学强度、催化特性等)。

(6) 不同结构形态的聚合物微球 组成相同、结构形态不同的聚合物微球可能具有完全不同的性能。我们已对核/壳型、草莓型、桑椹型、糖果型、多孔型、以及IPN型等多种结构形态的聚合物微球进行了一些研究,重点是探讨聚合反应热力学及动力学因素对微球结构形态的影响规律。
 
     
  3. 有机硅材料  
  聚有机硅氧烷具有优异的耐高低温及耐氧化性、优异的介电性能、低的表面张力及很好的生物相容性,在航空航天、深海潜航、医疗卫生等领域已经成为不可替代的特种材料,同时在国民经济各领域的应用也正在逐渐扩大。我们的研究兴趣主要集中在: (a)有机硅改性聚合物材料;(b)特种有机硅-丙烯酸系聚合物乳液;(c)高分子催化剂及其在硅氢加成反应中的应用; (d)特种硅橡胶。其中系列有机硅-丙烯酸系乳液和室温硫化硅橡胶已经实现了产业化;交联聚苯乙烯型高分子微球催化剂以及在硅氢加成反应中的应用已经取得了很好的结果;宽温域高阻尼硅橡胶已经在航空航天等领域得到很好的应用。  
     
  4. 聚合物相反转技术  
  不饱和单体的自由基乳液聚合是制备水基聚合物产品的最重要、最方便的方法,但对于那些不能通过自由基聚合机理得到的聚合物(例如醇酸树脂、环氧树脂、聚氨酯、聚酯、聚醚等),其相应的水基聚合物体系只能通过相反转技术得到。但目前人们对聚合物相反转中的许多理论及技术问题还缺乏系统的了解。研究不同聚合物体系中各种因素与相反转过程、粒子大小、胶体性质及聚合物性质的关系,揭示聚合物相反转过程的内在规律,为该类水基聚合物体系的研究与开发奠定理论与实验基础。  
     
  5. 水性漆、涂料及粘合剂  
  水性聚合物产品具有环境友好、经济、节能和节省资源的特点,在国民经济和社会发展中扮演着越来越重要的角色。在系统研究的基础上,开发低VOC或零VOC的水性聚合物产品,研究它们在建筑、装饰、防腐、印刷、皮革、造纸等领域的应用,以消除或减轻因使用溶剂型聚合物产品对环境及人体造成的危害。  
     
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