牺牲键强度可调的高强韧热塑性弹性体的制备及性能研究
批准号:
22071167
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
屠迎锋
依托单位:
学科分类:
高分子合成
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
屠迎锋
中文摘要
针对由于物理交联导致热塑性弹性体强度较低的缺点,申请人提出将三联吡啶基团引入到聚醚酯多嵌段共聚物中,利用三联吡啶与不同金属离子的配位,得到具有不同牺牲键强度的兼具物理交联和超分子交联双交联网络的高强韧热塑性弹性体。通过开环-缩合级联聚合方法,以三联吡啶环状寡聚酯为单体或三联吡啶二醇为引发剂,制备得到侧链含三联吡啶的聚醚酯多嵌段共聚物;系统研究聚合条件对多嵌段共聚物链结构的影响,研究聚合动力学,达到对多嵌段共聚物的可控制备;通过多嵌段共聚物与不同金属离子的配位络合,制备具有双交联网络的高强韧热塑性弹性体。系统研究配位交联前后的链结构、聚集态结构以及机械、自愈合和光电等性能的变化,重点研究配位键强度对弹性体性能的调控,建立相应的构效关系。研究配位交联后高温下的流变行为,制定适宜的加工条件。在上述基础上,建立通过双交联网络构筑高强韧热塑性弹性体的理论。
英文摘要
Thermoplastic elastomers have the shortage of low strength due to the physical crosslinking point in them. To resolve this problem, we propose a double-network strategy by introducing terpyridine ligands into poly(ether ester) multiblock elastomers, where sacrificial bonds with different strength are formed by the coordination of terpyridine with metal ions. As a result, thermoplastic elastomers with physical crosslinking and supramolecular crosslinking networks are obtained. The terpyridine-containing multiblock copolymers are obtained by the cascade polycondensation-coupling ring-opening polymerization method, using terpyridine cyclic oligoesters as monomers or terpyridine diols as co-initiators. The effect of polymerization condition on the multiblock copolymer chain structure is studied, and the polymerization kinetics are obtained to achieve the controlled preparation of multiblock copolymers. The double-network thermoplastic elastomers with high strength and toughness are obtained by reacting with different metal ions. The chain structure, crystal and micro-phase separation structure of the multiblock copolymer before and after supramolecular crosslinking are studied, in addition to the mechanical properties, the self-healing properties, and the opto-electronic properties to establish the structure-property relationship, especially the effect the strength of coordination bonds on the elastomers properties. The rheology property of elastomers after supramolecular crosslinking are studied to obtain the suitable manufactory conditions. Finally, a method is established to construct thermoplastic elastomers with high strength and toughness by forming double-network in the system.
针对热塑性弹性体因为物理交联而强度较低的缺点,申请人提出将三联吡啶等基团引入到聚酯基多嵌段共聚物中,利用三联吡啶与不同金属离子的配位,得到具有不同牺牲键强度的兼具物理交联和超分子交联双交联网络的高强韧热塑性弹性体。合成了三联吡啶二醇单体,通过与环酯单体的开环-缩合级联聚合,制备得到侧链含三联吡啶的聚酯基多嵌段共聚物;系统研究了通过级联聚合将不同功能基团引入聚酯体系的可行性,以及相应级联聚合动力学。研究了投料比、聚合时间等对共聚物结构的影响;通过其与不同过渡金属离子的配位络合,制备具有双交联网络的增强增韧热塑性弹性体。研究配位交联前后的链结构、聚集态结构以及性能的变化,特别是配位键强度对弹性体性能的调控,建立相应的构效关系。发现增韧弹性体模量随配位牺牲键强度提高而提高,而强度、韧性等随牺牲键强度增加先增加后减小。上述结果说明牺牲键并不是越强越好,当超过一定强度后,其难以被破坏,导致牺牲性能的丧失,弹性体的强度和韧性反而下降。应力松弛实验发现,在低应变下,引入牺牲键的样品较相应未引入的对照样品的应力松弛更快,而在高应变下其却变得相对更慢。这是由于低应变下,主要是以牺牲键的破坏为主导;而在高应变下,体系的物理交联点也会被破坏。在引入牺牲键的体系中,由于牺牲键的破坏释放了隐藏链段长度,从而保护了部分物理交联点。上述结果说明制备高强韧弹性体时,牺牲键的强度需要与材料体系适配。在该理论指导下,设计合成了新型的级联聚合体系制备以氢键为牺牲键的聚酰胺弹性体。相应弹性体性能可通过控制单体投料比等控制氢键密度,进而调控性能。该聚合方法可得到高强高韧的聚酰胺弹性体,有望实现对国外产品的替代。
基于级联聚合制备聚酯基弹性体的聚酯化学回收高值化新路线
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批准号:22231008
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项目类别:重点项目
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资助金额:280万元
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批准年份:2022
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负责人:屠迎锋
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依托单位:
基于分子纳米粒子的超分子液晶的合成、表征和性能研究
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批准号:21774090
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项目类别:面上项目
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资助金额:64.0万元
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批准年份:2017
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负责人:屠迎锋
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依托单位:
新型多嵌段交替聚醚酯共聚物的合成和性能研究
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批准号:21474067
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项目类别:面上项目
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资助金额:89.0万元
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批准年份:2014
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负责人:屠迎锋
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依托单位:
高富勒烯含量超分子液晶的合成、结构表征和性能研究
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批准号:21274099
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2012
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负责人:屠迎锋
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依托单位:
侧链型C60富勒烯聚酯的合成及性能研究
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批准号:21074079
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项目类别:面上项目
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资助金额:35.0万元
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批准年份:2010
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负责人:屠迎锋
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依托单位:
国内基金
海外基金