傳統(tǒng)硫化橡膠因為其共價交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)所帶來的無法回收的問題造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。通過具有刺激響應(yīng)性的動態(tài)共價鍵雖然賦予了橡膠可回收性，但仍然存在許多問題。一方面是容易出現(xiàn)性能上的顧此失彼，比如無法同時兼具高延伸性和高強(qiáng)度；另一方面是很難維持高加工溫度下的性能穩(wěn)定性，導(dǎo)致多次機(jī)械回收之后出現(xiàn)性能下降。要將硫化橡膠優(yōu)異的力學(xué)性能與其可回收性相結(jié)合仍然充滿挑戰(zhàn)。
如圖1所示，由于每個bCC開環(huán)后會產(chǎn)生更多羥基，因此重復(fù)的開環(huán)反應(yīng)會消耗更多的bCC并產(chǎn)生支化結(jié)構(gòu)。隨著bCC含量的增加，聚異戊二烯基體中形成的碳酸酯鍵的數(shù)量也會增加。如圖2所示，通過利用納米填料效應(yīng)和碳酸酯納米相的能量耗散，使得交聯(lián)樣品獲得優(yōu)異的力學(xué)性能，與無規(guī)共聚樣品（R-PIP-0.65）和未填充硫化天然橡膠（V-NR） 相比，基于端基功能化的交聯(lián)樣品（B-PIP-x）表現(xiàn)出優(yōu)異的強(qiáng)度和韌性。值得一提的是，與其他基于熱刺激響應(yīng)型的動態(tài)共價交聯(lián)二烯類類玻璃彈性體（vitrimers）相比，新型交聯(lián)樣品在力學(xué)性能方面展現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢。
圖 2 (a) 代表性樣品應(yīng)力-應(yīng)變曲線; (b) 強(qiáng)度與斷裂能對比圖; (c) 與其他二烯類類玻璃彈性體（vitrimers）力學(xué)性能對比
碳酸酯相不僅作為納米填料增強(qiáng)橡膠、促進(jìn)聚異戊二烯的應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶（SIC）行為，而且賦予橡膠樣品傳統(tǒng)硫化所不具備的透明性能，可以滿足某些領(lǐng)域?qū)ο鹉z制品透明度的要求（圖3）。在可回收性方面，如圖4所示，利用碳酸酯鍵在特殊的溶劑體系（HCl/THF）中的強(qiáng)酸敏感性，新型橡膠可以在不犧牲力學(xué)性能的情況下實現(xiàn)多次閉環(huán)化學(xué)回收。交聯(lián)樣品對水或乙酸等普通化學(xué)溶劑保持穩(wěn)定，甚至在濃鹽酸中也未出現(xiàn)明顯降解現(xiàn)象，因此具有實際應(yīng)用潛力。
圖 4（a）回收過程示意圖；（b） GPC曲線；（c）回收前后應(yīng)力-應(yīng)變曲線；（d）回收前后強(qiáng)度和韌性
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139130
- 南京大學(xué)李承輝、南京兒童醫(yī)院鄭朋飛團(tuán)隊 NSR：一種可用于治療大體積肌肉缺失的柔軟且超強(qiáng)韌多功能人工肌肉 2024-11-28
- 中山大學(xué)付俊教授團(tuán)隊《Adv. Funct. Mater.》：透氣、抗失水的超強(qiáng)韌有機(jī)水凝膠薄膜應(yīng)變傳感器 2024-09-07
- 武漢紡織大學(xué)于志財團(tuán)隊 Adv. Fiber Mater.：基于動態(tài)共價鍵自修復(fù)熱電纖維的制備及無源溫度傳感應(yīng)用 2024-04-27
- 北科大王東瑞教授課題組 Small：無掩模直接印刷制備高分辨率、可定制化、適形性好且可回收的曲面微電極 2025-03-18
- 南昆士蘭大學(xué)王浩教授/宋平安教授/霍思奇博士 PPS 綜述：可回收阻燃生物基熱固性材料 - 從分子工程到性能和應(yīng)用 2025-03-08
- 中國科大龔興龍教授團(tuán)隊 ACS Nano：透氣、可拉伸、可回收的纖維素氣凝膠電子皮膚器件 2025-01-16
