聚氨酯是一種嵌段類(lèi)的共聚物，通常呈現(xiàn)微相分離的形貌，具有較好的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)良的循環(huán)拉伸性能；谥咀瀹惽杷狨サ木郯滨ゾ哂型该鳎灰S化的優(yōu)點(diǎn)，但是其機(jī)械強(qiáng)度往往較低，循環(huán)拉伸性能普遍較差。聚乳酸是一種生物基可降解材料，其原料來(lái)源廣泛，產(chǎn)品使用與終結(jié)綠色環(huán)保，并且具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。將聚乳酸鏈引入脂肪族異氰酸酯基的聚氨酯中作為軟段，可以在提高聚氨酯的力學(xué)性能的同時(shí)提高綠色成份含量。因此，研究聚乳酸鏈段對(duì)聚氨酯材料的結(jié)構(gòu)與性能的影響具有重要意義。
基于上述背景，中國(guó)科學(xué)院寧波材料所生物基高分子課題組的張若愚研究員等人采用開(kāi)環(huán)共聚的方式，以丙交酯為單體，1,4-丁二醇為鏈轉(zhuǎn)移劑，合成低分子量的聚乳酸二元醇(PLLA)。然后以PLLA、聚四氫呋喃二元醇(PTMG)為軟段, 4,4''-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(HMDI)和1,4-丁二醇(BDO)為硬段，采用二步法合成一系列不同PLLA含量的聚氨酯材料(圖1)。應(yīng)力應(yīng)變曲線(圖2)表明PLLA含量越高，會(huì)使聚氨酯材料的機(jī)械強(qiáng)度越好，但是也會(huì)同時(shí)降低斷裂伸長(zhǎng)率。拉伸過(guò)程也會(huì)破壞聚氨酯材料中的PLLA晶體以及異氰酸硬段與PLLA鏈間的氫鍵(圖3)。
圖1. 聚氨酯樣品的合成
圖2. 聚氨酯材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線
圖3. 拉伸前后聚氨酯材料的微觀結(jié)構(gòu)示意圖
石磊碩士研究生是該論文的第一作者，張若愚研究員、朱錦研究員和湯兆賓高級(jí)工程師為通訊作者。該項(xiàng)工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目(No. 2017YFB0309300)，國(guó)家自然科學(xué)基金(No. 51773218)，中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)(No. 2018338), 以及寧波市自然科學(xué)基金(No. 2018A610109)的資助。
該工作即將發(fā)表于Chinese Journal of Polymer Science。
論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10118-019-2283-3
- 吉林大學(xué)孫俊奇教授課題組《Adv. Mater.》:可在極寒環(huán)境中保持超高強(qiáng)度與韌性和優(yōu)異抗沖擊性能的可逆交聯(lián)聚氨酯-脲塑料 2025-07-17
- 南方科技大學(xué)郭傳飛教授團(tuán)隊(duì) Matter：柔性傳感器界面再突破 - 超細(xì)微柱賦能強(qiáng)韌粘接與高靈敏感知 2025-07-01
- 武漢大學(xué)陳朝吉、高恩來(lái)/林科院林化所劉鶴 AFM：二氧化碳衍生多功能生物基非異氰酸酯聚氨酯助力紙張轉(zhuǎn)化為紙塑 2025-06-30
- 長(zhǎng)春應(yīng)化所陳學(xué)思院士、龐烜研究員/吉大白福全教授 JACS：氫鍵功能化咪唑類(lèi)催化劑實(shí)現(xiàn)環(huán)氧化物和環(huán)狀酸酐開(kāi)環(huán)共聚合成高分子量聚酯 2025-03-31
- 青科大沈勇/李志波團(tuán)隊(duì) AFM：生物基β-甲基-δ-戊內(nèi)酯與δ-戊內(nèi)酯順序開(kāi)環(huán)共聚制備高韌性、可閉環(huán)回收的熱塑性彈性體 2025-02-13
- 長(zhǎng)春應(yīng)化所陶友華研究員課題組 Angew：差異性催化位點(diǎn)間的“拉鋸”實(shí)現(xiàn)高效高選擇性的開(kāi)環(huán)共聚 2022-07-19
