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  熱塑性彈性體是一種特殊的高分子材料，既具有彈性也具有塑性，因其獨特的力學(xué)性能以及可加工性，被廣泛地應(yīng)用于汽車零部件、服裝、包裝材料以及生物醫(yī)學(xué)等與日常生活密切相關(guān)的領(lǐng)域。從聚集態(tài)結(jié)構(gòu)上來看，彈性體一般呈現(xiàn)微相分離相行為，其中一相是具有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的硬段相區(qū)，提供足夠的拉伸強度，另一相是具有低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的軟段相區(qū)，用于連接分散性的硬段相區(qū)。

  王志剛教授課題組利用可逆-斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合(RAFT)方法，選用特定的雙官能團鏈轉(zhuǎn)移劑(CTA)，簡捷便利地合成了含有兩種丙烯酸類單體的ABA或BAB型三嵌段共聚物。先通過RAFT方法制備ABA三嵌段彈性體(TBCPEs)，并在TBCPE鏈中引入第三共聚單體，1-乙烯基咪唑。該咪唑基團可以通過1,6-二溴己烷與TBCPE進行離子交聯(lián)形成增強型共聚物彈性體，如半交聯(lián)TBCPEs-HC和全交聯(lián)TBCPEs-FC。盡管添加的1-乙烯基咪唑共聚單體的質(zhì)量分數(shù)只占總量的2.0%，全交聯(lián)的TBCPEs-FC最終拉伸強度可以達到未交聯(lián)TBCPEs的10倍，彈性回復(fù)性提高到90%以上，而斷裂伸長率只有少量的下降(圖1)。

圖1. (Left) Ionically cross-linked TBCPE. (Right) Monotonic nominal stress-strain curves for TBCPE1, TBCPE1-HC, and TBCPE1-FC. (Macromolecules 2017, 50 (16), 6218–6226)

  同樣，通過RAFT方法制備了BAB型三嵌段共聚物彈性體(TBCPEs)，中間A段是硬段，提供了體系的硬段相區(qū)，起到物理交聯(lián)點的作用；兩端B段則是軟段，其足夠的分子量導(dǎo)致鏈纏結(jié)效應(yīng)，使得體系暗含雙網(wǎng)絡(luò)的作用，從而具備了彈性體的特征。該體系兩端軟段中引入微量功能性共聚單體1-乙烯基咪唑(VI)。含量僅2.2wt%的VI 基團共聚分散在丙烯酸丁酯(BA)軟段中，未來可用于構(gòu)建金屬配位鍵交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，以同時提高彈性體的力學(xué)強度和斷裂伸長率(圖2)。

圖2. (Left) A schematic illustration of the microstructures observed for P(BA-co-VI)-b-PIBA-b-P(BA-co-VI) BAB-type TBCPEs. The microdomains in olive color represent the aggregation of the hard PIBA block, and the middle part in blue color among the microdomains represents the chain entanglements due to P(BA-co-VI) chain segment aggregation. (Right) The monotonic nominal stress-strain curves recorded for TBCPE1, TBCPE2, TBCPE3, TBCPE4, TBCPE5 and TBCPE6 with thermal treatment at 150 °C for 48 h. (Polymer Chemistry 2018, 9, 3067-3079)

  研究成果以“Triblock Copolymer Elastomers with Enhanced Mechanical Properties Synthesized by RAFT Polymerization and Subsequent Quaternization through Incorporation of a Comonomer with Imidazole Groups of about 2.0 Mass Percentage”和“Synthesis, Order-to-Disorder Transition, Microphase Morphology and Mechanical Properties of BAB Triblock Copolymer Elastomers with Hard Middle Block and Soft Outer Blocks”為題分別發(fā)表于美國化學(xué)會Macromolecules (Macromolecules 2017, 50 (16), 6218–6226) 和英國皇家學(xué)會Polymer Chemistry (Polymer Chemistry 2018, 9, 3067-3079)。兩篇論文第一作者分別為蔣峰和王文韜博士，王志剛教授為論文通訊作者。本工作得到了國家自然科學(xué)基金委面上項目支持。論文作者也感謝期刊編輯和審稿人的理解和支持以及提出的寶貴建設(shè)性修改意見。

  論文鏈接： 

  https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.macromol.7b01414

  http://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2018/py/c8py00375k