聚烯烃Vitrimer材料的设计、合成和性能

当前,为了实现资源的可持续发展和对环境的保护,塑料橡胶制品的回收和再利用是工业界和科研领域十分关注的课题。Vitrimer材料能够在维持交联结构稳定的同时实现网络拓扑结构的重排,将灵活的共价交联网络属性、强健的力学和热力学性能与优异的重复加工性相统一,将分子水平重构及宏观水平重塑的能力结合起来,成为区别于常规热固性材料和热塑性材料的第三类新兴聚合物类型。这种新兴的Vitrimer材料的设计为传统的塑料橡胶制品的回收和再利用开辟了一条新的途径。本文综述了基于工业上广泛应用的聚烯烃材料转化为Vitrimer材料的设计方法,详细介绍了广泛应用的动态β-羟基酯键交换(有机网络酯交换和纳米界面酯交换)和动态B-O键交换(硼酸酯和二醇或酯基的动态酯交换反应、硼酸酯复分解反应和环硼氧烷复分解反应)的动态交换机理及其在设计聚烯烃基Vitrimer材料上的应用,最后对聚烯烃基Vitrimer材料存在的问题进行了分析并对未来研究发展方向进行了展望。

支化结构对形状记忆聚甲基丙烯酸酯-星形聚乙二醇半互穿网络性能的影响

半互穿聚合物网络(semi-IPNs)是设计形状记忆聚合物的一种模型网络结构。为了探究semi-IPNs中非交联网络组分的结构形态对形状记忆高分子性能的影响,文中设计制备了形状记忆聚甲基丙烯酸甲酯/星形聚乙二醇半互穿网络聚合物(PMMA/SPEGsemi-IPNs),探究了SPEG分支长度对其力学强度、热性能、相分离程度、动态力学性能和形状记忆性能的影响,阐明了形状记忆PMMA/SPEGsemi-IPNs中SPEG的支化结构与形状记忆性能之间的关系。基于Edwards管道模型理论分析了SPEG支化结构对形状记忆PMMA/SPEGsemi-IPNs形状记忆性能的影响机制,采用蠕变测试对其理论分析进行了验证。研究结果表明,随着SPEG分支长度的增大,形状记忆PMMA/SPEGsemi-IPNs中的物理缠结作用增强,分子链松弛过程变慢,材料的玻璃化转变温度升高,模量增大,蠕变柔量增大,固定率降低,回复速度显著增大。