近年來(lái),為了避免石油基聚合物帶來(lái)的“白色污染”,可化學(xué)循環(huán)聚合物得到了快速發(fā)展,大量的可化學(xué)循環(huán)熱塑性塑料被開(kāi)發(fā)出來(lái),然而,完全可化學(xué)循環(huán)的熱塑性彈性體(TPE)的研究仍處于空白。隨著TPE市場(chǎng)規(guī)模的大幅增長(zhǎng),為了避免塑料污染問(wèn)題的再次發(fā)生,迫切需要設(shè)計(jì)具有完全化學(xué)可回收性的TPE,然而,這需要面臨以下三方面的挑戰(zhàn):1)產(chǎn)生的新型可化學(xué)循環(huán)TPE需要與商品化TPE性能相當(dāng);2)產(chǎn)生的新型可化學(xué)循環(huán)TPE能選擇性地完全解聚為純凈的聚合前體;3)建立有效的聚合方法直接轉(zhuǎn)化回收(避免額外的分離純化)的單體混合物為新的、性能優(yōu)于原TPE的可化學(xué)循環(huán)TPE。
近日,大連理工大學(xué)徐鐵齊教授團(tuán)隊(duì),利用生物質(zhì)來(lái)源的δ-戊內(nèi)酯(δVL)及其衍生物α-烷基-δ-戊內(nèi)酯(αRVL)構(gòu)建了一系列表現(xiàn)出典型熱塑性彈性體行為的聚酯基三嵌段共聚物(tri-BCPs)(圖1)。其不僅具有完全的化學(xué)可回收性,而且具有優(yōu)異的力學(xué)性能,拉伸試驗(yàn)表明,其具有優(yōu)異的斷裂伸長(zhǎng)率(1041 ± 20 %),出色的拉伸應(yīng)力(29.7 ± 1.9 MPa)以及優(yōu)異的韌性(135 ± 8.2 MJ m-3),其韌性比商業(yè)聚烯烴基TPE高2.5-3.8倍(圖2)。
圖2.PVL-b-PαMeVL-b-PVL tri-BCPs的力學(xué)性能。
圖4. 在不同放大倍數(shù)下tri-BCP薄膜表面的AFM圖像
這項(xiàng)研究實(shí)現(xiàn)了熱塑性彈性體的完全可回收性和優(yōu)異力學(xué)性能的統(tǒng)一,從tri-BCP到 penta-BCP的轉(zhuǎn)化為構(gòu)建可完全化學(xué)循環(huán)熱塑性彈性體材料提供了新思路。該工作以“Fully recyclable and tough thermoplastic elastomers from simple bio-sourced δ-valerolactones”為題發(fā)表在《Nature Communications》上。文章第一作者是大連理工大學(xué)馬凱博士。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持。
原文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41467-024-52229-1
下載:Fully recyclable and tough thermoplastic elastomers from simple bio-sourced δ-valerolactones
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