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吉林大学一步法合成木质素基耐高温防紫外三嵌段热塑性弹性体

发布日期:2022-01-13 03:43   来源:未知   

  “重剑无锋,大巧不工”出自金庸武侠小说《神雕侠侣》。“重剑无锋”指真正的剑技并不依靠剑锋,依靠基本功的培养同样能够达到无招胜有招。而“大巧不工”强调了巧与拙的辩证关系,即真正的“巧”并非是违背自然规律的卖弄,而是顺应自然规律,使自己的目的自然而然地得到实现。受此启发,吉林大学张越涛课题组巧妙地利用了Lewis酸碱对聚合(LPP)体系对单体浓度呈零级动力学的特点,化“拙”为“巧”,化繁为简,解决了全(甲基)丙烯酸酯三嵌段共聚物合成难度大、合成过程复杂等问题,首次实现了全(甲基)丙烯酸酯三嵌段共聚物的一步高效合成。

  具体而言,作者设计了一系列简单易得的双引发Lewis超强碱(LB),基于双引发Lewis超强碱的受阻Lewis酸碱对(FLP)能够实现丙烯酸丁酯(nBA)的快速聚合和木质素基甲基丙烯酸酯单体(SMA和MSMA)的缓慢可控聚合。将上述FLP应用于SMA和nBA的混合单体共聚,首先发生nBA的快速聚合,并形成结构为PnBA-LB-PnBA的聚合物。由于聚合体系对单体浓度呈零级动力学,nBA的聚合速率不随其单体浓度的降低而减小,这导致几乎在nBA聚合完全后才发生SMA的缓慢聚合,最终形成两端是甲基丙烯酸酯硬段(PSMA),中间是丙烯酸酯软段(PnBA)的全(甲基)丙烯酸酯三嵌段共聚物(PSMA-PnBA-LB-PnBA-PSMA),凝胶渗透色谱(GPC)等测试充分证明了基于双引发Lewis超强碱的FLP成功实现了全(甲基)丙烯酸酯三嵌段共聚物的一步合成。

  图.基于新型Lewis碱的受阻Lewis酸碱对催化一步合成木质素基三嵌段热塑性弹性体

  接下来,作者表征了基于PSMA的全(甲基)丙烯酸酯TPEs的机械性能,单轴拉伸测试表明断裂伸长率最高可达2091%,断裂拉伸强度可达11.5 MPa, 10次循环后的弹性回复达到95%,这些性能参数远高于以聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)为硬段的TPEs,证明木质素基单体对TPEs的机械性能增强至关重要。最后,作者发现以P(M)SMA为硬段的TPEs在保持可见光透过率的同时具有更强的紫外屏蔽能力和耐高温能力,这些性能使其在柔性显示材料、紫外线吸收材料和高温热塑性弹性体等领域具有潜在应用价值。

  综上,这一工作立足于Lewis酸碱对聚合体系对单体浓度呈零级动力学的基本特点,实现了高性能全(甲基)丙烯酸酯三嵌段共聚物的一步高效合成,为三嵌段TPEs的高效制备和木质素的升级利用提供了新的思路。