陳茂團隊：動態(tài)共價網絡添加劑策略，顯著提高聚乙烯耐熱性
?聚乙烯作為世界上生產和消費量大、價格低廉的大宗商品化通用塑料，全球年產量逾1億噸，被廣泛地用于工程、包裝、絕緣、保溫等領域。但商品化熱塑性聚乙烯（尤其是低密度聚乙烯LDPE）的耐溫性能較差，受熱時容易發(fā)生形變，并且其機械性能和耐溶劑腐蝕性也不盡人意。
?為改善聚乙烯的使用性能，人們通過輻射、過氧化物、硅烷、紫外光等技術手段對聚乙烯材料進行改性，使之成為交聯聚乙烯。聚乙烯經過交聯以后，力學性能、抗蠕變性、耐溶劑腐蝕性均有明顯改善。但高度穩(wěn)定的體型結構增加了交聯聚乙烯的加工難度，不利于材料的重復加工和循環(huán)利用。因此，探索具有可重復加工性能的交聯聚乙烯材料意義深遠。
圖1. 動態(tài)共價網絡共混（DCNA）策略示意圖
?最近，復旦大學高分子系/聚合物分子工程國家重點實驗室的陳茂團隊（PolyMao）開發(fā)了一種動態(tài)交聯的聚乙烯材料，并提出了動態(tài)共價網絡添加劑策略（dynamic covalent networking additive, DCNA），將基于烷基硼酸酯的可逆動態(tài)交聯聚乙烯網絡植入到商品化低密度聚乙烯中形成聚乙烯/動態(tài)交聯聚乙烯復合材料（圖1），顯著提高了低密度聚乙烯的抗蠕變性和熱拉伸性能。
?研究人員首先合成了動態(tài)交聯的聚乙烯材料，然后將其植入到低密度聚乙烯中，既保證了交聯聚合物的可重復加工性，又使聚合物在高溫下具有更強的抗蠕變性。加入5 %質量分數的動態(tài)交聯聚乙烯后，聚乙烯材料的抗蠕變性和熱拉伸強度顯著增強（圖2）。
圖2. 加入動態(tài)交聯網絡前后聚乙烯材料的蠕變和熱拉伸測試
?如圖3所示，在160 ?C下，LDPE樣品受熱后快速熔融、癱軟，而植入了動態(tài)交聯聚乙烯網絡的樣品，軟化速率及形變程度顯著降低。動態(tài)交聯聚乙烯的硼酸酯交聯位點，能夠在熱刺激下發(fā)生可逆交換反應，促進聚合物交聯結構變換和重組，從而實現對交聯聚合物的重復加工?？梢圆捎媚?、注塑及3D打印的方法對材料進行加工，成型后的樣品可以再次塑形，成為其他形狀的產品（圖3）。
圖3. 加入動態(tài)交聯網絡前后聚乙烯材料的熔融現象
?值得注意的是，該烷基硼酸酯動態(tài)交聯網絡添加劑與聚乙烯表現出良好的相容性。在此之前，PolyMao團隊還提出了基于芳基硼酸酯的大分子動態(tài)交聯劑策略（圖4，Macromolecules 2020, 53, 956–964），可有效降低交聯過程中的結構缺陷（例如，primary loop），對聚苯乙烯等材料的拉伸模量、彎曲模量、抗蠕變等性能實現了明顯提升。
圖4 大分子交聯策略合成動態(tài)交聯聚合物
?上述系列工作的第一作者均為復旦大學高分子科學系博士生王宗濤，通訊作者為復旦大學高分子科學系陳茂研究員，感謝國家自然科學基金委、復旦大學聚合物分子工程國家重點實驗室的大力支持。
?PolyMao課題組主頁：www.polymaolab.com
?論文連接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.0c02870
??????????????? ? ? ? ? https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.9b02325
?
?
版權與免責聲明：本網頁的內容由收集互聯網上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點或證實其真實性，也不構成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權負責。如涉及侵權，請聯系我們及時修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com