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  天然橡膠是用量最大的通用橡膠，經(jīng)硫磺硫化后，其生膠原有的線型大分子轉(zhuǎn)變?yōu)榫邆浠瘜W(xué)交聯(lián)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所得硫化橡膠性能優(yōu)異，在人們的日常生活與生產(chǎn)活動(dòng)中應(yīng)用廣泛。然而，硫化天然橡膠制品在使用壽命結(jié)束后，由于三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)的存在，無法像熱塑性高分子材料那樣進(jìn)行回收利用，因而造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

  事實(shí)上，硫化天然橡膠中的由單硫鍵（C-S-C）、二硫鍵（C-S2-C）和多硫鍵（C-Sx-C, x > 2）構(gòu)成，只要設(shè)法激發(fā)硫化橡膠內(nèi)二硫鍵的動(dòng)態(tài)可逆交換反應(yīng)，即可使得硫交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)重組，進(jìn)而賦予硫化天然橡膠自修復(fù)與固相回收性能。

  基于這一設(shè)想，中山大學(xué)章明秋教授課題組通過硫化時(shí)混入的甲基丙烯酸銅催化劑，成功觸發(fā)了硫化天然橡膠二硫鍵的動(dòng)態(tài)交換。他們發(fā)現(xiàn)在一定溫度下（如120oC）進(jìn)行熱處理，可在硫化天然橡膠斷面間重新形成共價(jià)鍵合，恢復(fù)材料的力學(xué)性能，該自修復(fù)過程還能重復(fù)多次進(jìn)行。基于同樣原理，含甲基丙烯酸銅催化劑的硫化天然橡膠在經(jīng)過粉碎和模壓等工序后，還可進(jìn)行再次回收利用，再生膠的力學(xué)強(qiáng)度接近原始材料；該回收再加工不涉及分子鏈裂解，全過程均在固相中進(jìn)行，且能重復(fù)多次，具有簡(jiǎn)單、環(huán)境友好的特性。

（硫交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中雙硫鍵交換反應(yīng)示意圖）

  這一研究工作最近在線發(fā)表在高分子學(xué)報(bào)(DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2017.17016）上，向洪平博士生是該論文的第一作者，章明秋教授和容敏智教授為通訊作者。相關(guān)技術(shù)已經(jīng)申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利授權(quán)（申請(qǐng)?zhí)枺?01510025218.7）。該項(xiàng)工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金（51333008, 51673219）的資助。

參考文獻(xiàn)

Hong-ping Xiang, Min-zhi Rong, Ming-qiu Zhang. Intrinsic Self-healing and Solid-state Recycling of Vulcanized Natural Rubber. Acta Polymerica Sinica, 2017, (7): 1130 - 1140

論文鏈接：

DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2017.17016