四川大学徐云祥团队 CEJ：端基功能化聚异戊二烯引导形成碳酸酯纳米相来制备一种超强韧、可回收的透明橡胶
2022-09-18 来源：高分子科技
传统硫化橡胶因为其共价交联网络所带来的无法回收的问题造成了严重的环境污染和资源浪费。通过具有刺激响应性的动态共价键虽然赋予了橡胶可回收性，但仍然存在许多问题。一方面是容易出现性能上的顾此失彼，比如无法同时兼具高延伸性和高强度；另一方面是很难维持高加工温度下的性能稳定性，导致多次机械回收之后出现性能下降。要将硫化橡胶优异的力学性能与其可回收性相结合仍然充满挑战。
如图1所示，由于每个bCC开环后会产生更多羟基，因此重复的开环反应会消耗更多的bCC并产生支化结构。随着bCC含量的增加，聚异戊二烯基体中形成的碳酸酯键的数量也会增加。如图2所示，通过利用纳米填料效应和碳酸酯纳米相的能量耗散，使得交联样品获得优异的力学性能，与无规共聚样品（R-PIP-0.65）和未填充硫化天然橡胶（V-NR） 相比，基于端基功能化的交联样品（B-PIP-x）表现出优异的强度和韧性。值得一提的是，与其他基于热刺激响应型的动态共价交联二烯类类玻璃弹性体（vitrimers）相比，新型交联样品在力学性能方面展现出了明显的优势。
图 1碳酸酯键交联样品制备机理示意图
图 2 (a) 代表性样品应力-应变曲线; (b) 强度与断裂能对比图; (c) 与其他二烯类类玻璃弹性体（vitrimers）力学性能对比
碳酸酯相不仅作为纳米填料增强橡胶、促进聚异戊二烯的应变诱导结晶（SIC）行为，而且赋予橡胶样品传统硫化所不具备的透明性能，可以满足某些领域对橡胶制品透明度的要求（图3）。在可回收性方面，如图4所示，利用碳酸酯键在特殊的溶剂体系（HCl/THF）中的强酸敏感性，新型橡胶可以在不牺牲力学性能的情况下实现多次闭环化学回收。交联样品对水或乙酸等普通化学溶剂保持稳定，甚至在浓盐酸中也未出现明显降解现象，因此具有实际应用潜力。
图 3 交联样品透明性能
图 4（a）回收过程示意图；（b） GPC曲线；（c）回收前后应力-应变曲线；（d）回收前后强度和韧性
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139130
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（责任编辑：xu）
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