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华南理工大学陈玉坤研究员课题组利用不饱和羧酸Zn2+盐键大幅提高SBS模量并赋予其形状记忆效应
发布:blast_k   时间:2019/5/28 12:10:49   阅读:313 
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苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)作为目前商业化程度最高的热塑性弹性体之一,由于其出色的可回收性和加工性,被应用在诸如鞋类、冲击改性剂、粘合剂、增韧工程塑料等诸多方面。然而其低应变下较低的力学强度却在很多方面限制了SBS的应用。

为提高SBS在低应变下的力学强度及模量,并赋予SBS功能特性,陈玉坤研究员先进弹性体课题组通过对聚合物分子结构的设计,利用巯基-烯点击化学反应,先在SBS分子链中的PB段接上羧酸基团形成SBS-g-COOH,然后将其与氧化锌复配,ZnO与-COOH形成Zn2+盐键,得到产物SBS-g-COOH/ZnO。


图1. (a) ZnO与SBS-g-COOH复配的反应示意图;(b) 离子多重态、离子簇和离子交联网络示意图

这种不饱和羧酸金属盐建具有较强的静电相互作用,形成的交联网络可以有效抑制分子链运动,同时自聚形成的离子簇有较高的模量,可以作为SBS的补强剂。最终SBS-g-COOH/ZnO复合材料在100%应变下的拉伸应力可达14.24 MPa,较未与ZnO复配的SBS-g-COOH提高了3.35倍,较纯SBS更是提高了5.44倍。


图2. (a) 拉伸曲线;(b) 100%定伸应力;(c)杨氏模量

Zn2+盐键的形成同时也使得SBS-g-COOH/ZnO的玻璃化转变温度有了大幅提升(-1.3~11.6℃),而且Zn2+盐键是一种具有温度适应性的动态非共价键,在两种因素的作用下赋予了材料形状记忆效应。


图3. 不同温度下SBS-g-COOH/ZnO的形状记忆行为

同时作者也利用变温红外表征了Zn2+盐键在不同温度下的特征峰峰位变化,证明其解离与重构。


4. 变温(30~100℃)红外谱图

以上相关成果近日发表在Macromolecules (Article ASAP DOI: 10.1021/acs.macromol.9b00483)上。论文的第一作者为华南理工大学机械与汽车工程学院硕士生闫梦文,通讯作者为陈玉坤研究员,共同通讯作者为广西大学徐传辉副教授。

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.9b00483

来源:中国聚合物网

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