聚氨酯是一種嵌段類的共聚物，通常呈現(xiàn)微相分離的形貌，具有較好的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)良的循環(huán)拉伸性能。基于脂肪族異氰酸酯的聚氨酯具有透明，不易黃化的優(yōu)點(diǎn)，但是其機(jī)械強(qiáng)度往往較低，循環(huán)拉伸性能普遍較差。聚乳酸是一種生物基可降解材料，其原料來源廣泛，產(chǎn)品使用與終結(jié)綠色環(huán)保，并且具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。將聚乳酸鏈引入脂肪族異氰酸酯基的聚氨酯中作為軟段，可以在提高聚氨酯的力學(xué)性能的同時提高綠色成份含量。因此，研究聚乳酸鏈段對聚氨酯材料的結(jié)構(gòu)與性能的影響具有重要意義。
基于上述背景，中國科學(xué)院寧波材料所生物基高分子課題組的張若愚研究員等人采用開環(huán)共聚的方式，以丙交酯為單體，1,4-丁二醇為鏈轉(zhuǎn)移劑，合成低分子量的聚乳酸二元醇(PLLA)。然后以PLLA、聚四氫呋喃二元醇(PTMG)為軟段, 4,4''-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(HMDI)和1,4-丁二醇(BDO)為硬段，采用二步法合成一系列不同PLLA含量的聚氨酯材料(圖1)。應(yīng)力應(yīng)變曲線(圖2)表明PLLA含量越高，會使聚氨酯材料的機(jī)械強(qiáng)度越好，但是也會同時降低斷裂伸長率。拉伸過程也會破壞聚氨酯材料中的PLLA晶體以及異氰酸硬段與PLLA鏈間的氫鍵(圖3)。
圖1. 聚氨酯樣品的合成
圖2. 聚氨酯材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線
圖3. 拉伸前后聚氨酯材料的微觀結(jié)構(gòu)示意圖
石磊碩士研究生是該論文的第一作者，張若愚研究員、朱錦研究員和湯兆賓高級工程師為通訊作者。該項(xiàng)工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目(No. 2017YFB0309300)，國家自然科學(xué)基金(No. 51773218)，中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(No. 2018338), 以及寧波市自然科學(xué)基金(No. 2018A610109)的資助。
該工作即將發(fā)表于Chinese Journal of Polymer Science。
論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10118-019-2283-3
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