四川大學徐云祥團隊 CEJ：端基功能化聚異戊二烯引導形成碳酸酯納米相來制備一種超強韌、可回收的透明橡膠
2022-09-18 來源：高分子科技
傳統硫化橡膠因為其共價交聯網絡所帶來的無法回收的問題造成了嚴重的環境污染和資源浪費。通過具有刺激響應性的動態共價鍵雖然賦予了橡膠可回收性，但仍然存在許多問題。一方面是容易出現性能上的顧此失彼，比如無法同時兼具高延伸性和高強度；另一方面是很難維持高加工溫度下的性能穩定性，導致多次機械回收之后出現性能下降。要將硫化橡膠優異的力學性能與其可回收性相結合仍然充滿挑戰。
如圖1所示，由于每個bCC開環后會產生更多羥基，因此重復的開環反應會消耗更多的bCC并產生支化結構。隨著bCC含量的增加，聚異戊二烯基體中形成的碳酸酯鍵的數量也會增加。如圖2所示，通過利用納米填料效應和碳酸酯納米相的能量耗散，使得交聯樣品獲得優異的力學性能，與無規共聚樣品（R-PIP-0.65）和未填充硫化天然橡膠（V-NR） 相比，基于端基功能化的交聯樣品（B-PIP-x）表現出優異的強度和韌性。值得一提的是，與其他基于熱刺激響應型的動態共價交聯二烯類類玻璃彈性體（vitrimers）相比，新型交聯樣品在力學性能方面展現出了明顯的優勢。
圖 1碳酸酯鍵交聯樣品制備機理示意圖
圖 2 (a) 代表性樣品應力-應變曲線; (b) 強度與斷裂能對比圖; (c) 與其他二烯類類玻璃彈性體（vitrimers）力學性能對比
碳酸酯相不僅作為納米填料增強橡膠、促進聚異戊二烯的應變誘導結晶（SIC）行為，而且賦予橡膠樣品傳統硫化所不具備的透明性能，可以滿足某些領域對橡膠制品透明度的要求（圖3）。在可回收性方面，如圖4所示，利用碳酸酯鍵在特殊的溶劑體系（HCl/THF）中的強酸敏感性，新型橡膠可以在不犧牲力學性能的情況下實現多次閉環化學回收。交聯樣品對水或乙酸等普通化學溶劑保持穩定，甚至在濃鹽酸中也未出現明顯降解現象，因此具有實際應用潛力。
圖 3 交聯樣品透明性能
圖 4（a）回收過程示意圖；（b） GPC曲線；（c）回收前后應力-應變曲線；（d）回收前后強度和韌性
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139130
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（責任編輯：xu）
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