Zn-光预聚丙烯酸酯弹性体的配位机理及其力学性能研究

作     者：蔡永祺 梅启林 姜端洋 徐建蓉 高琳沁 丁国民 

作者机构：武汉理工大学材料科学与工程学院 

出 版 物：《高分子通报》 (Polymer Bulletin)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：湖北省自然科学基金面上项目(基金号2022CFB384) 国家自然科学基金(基金号52003120) 武汉理工大学自主创新研究基金(基金号2022IVA004) 

主　　题：光预聚 丙烯酸酯弹性体 金属配位机理 大变形能力 

摘      要：为了同时提高聚丙烯酸酯弹性体的强度和变形能力，通过光预聚工艺制备了不同黏度的液态丙烯酸酯树脂，使用过氧化苯甲酰（benzoyl peroxide,BPO）和N,N-二甲基苯胺（N,N-dimethylaniline,DMA）作为固化体系并提供配位原子与锌离子(Zn2+)产生金属配位键，增加分子链间的相互作用以提高聚合物的力学性能。研究发现在固化过程中树脂由淡黄色变为紫色，固化完全后最终变为绿色。深入探究了此体系颜色变化的原因，进而揭示Zn2+与聚合物分子链的配合机理：Zn2+同时与DMA中的N原子和BPO中的O原子产生配位键，当N、O上带有自由基时体系表现出紫色，无自由基时则表现为绿色。基于以上配位机理，Zn2+与分子链产生的配位键位于链端，极大地提高了弹性体的断裂伸长率，使制备的金属配位丙烯酸酯弹性体的断裂伸长率可从基体的630%提升至7400%。基于金属配位键的弱键特点，研究发现适当的热处理可调节配位键的数量，经过150℃加热处理后，相比于无配位体系，Zn2+配位丙烯酸酯弹性体的拉伸强度提高了28.6%，并且断裂伸长率提高了39.3%，即可同时提升弹性体的强度和变形能力。研究结果可为金属配位丙烯酸酯弹性体、高延伸丙烯酸酯弹性体的制备提供新思路，制备的弹性体可作为密封件、柔性传感器基体等在需高延展率材料的应用场景下使用。