熱塑性彈性體允許傳統(tǒng)大工業(yè)連續(xù)化加工工藝如注塑、發(fā)泡、拉膜和紡絲來(lái)進(jìn)行成型加工,沒(méi)有了傳統(tǒng)硫化橡膠加工工藝的諸多限制,在航空航天、醫(yī)療器械、汽車制造、電線電纜等高科技領(lǐng)域有著廣泛而重要的應(yīng)用。其中,可結(jié)晶的聚氨酯、聚酯聚醚、聚酰胺聚醚或聚酯以及聚烯烴彈性體等主要由化學(xué)結(jié)構(gòu)不相同的兩種嵌段鏈交替連接而成,在加工過(guò)程中應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶所生成的硬段結(jié)晶微疇為彈性網(wǎng)絡(luò)提供了物理交聯(lián)點(diǎn),較小的結(jié)晶微疇在受力變形中可發(fā)生結(jié)構(gòu)演變而消耗沖擊能,使得材料表現(xiàn)出優(yōu)異的彈性和韌性。因此,調(diào)控結(jié)晶微疇的尺寸大小分布是熱塑性彈性體性能調(diào)控的關(guān)鍵因素。
在國(guó)家自然科學(xué)基金委的項(xiàng)目資助下,南京大學(xué)胡文兵教授課題組開展了交替可結(jié)晶的兩嵌段和四嵌段共聚物應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶的動(dòng)態(tài)蒙特卡洛分子模擬研究。他們將結(jié)晶微疇的尺寸大小分布?xì)w因?yàn)橛捕谓Y(jié)晶之前在熔體中的局部濃度漲落,如圖1所示,較濃區(qū)域硬段多平行排列堆砌,較稀區(qū)域硬段多交錯(cuò)排列堆砌。于是,他們將結(jié)晶段平行排列的高濃情景和交錯(cuò)排列的高稀情景作為調(diào)控結(jié)晶微疇的尺寸大小分布的兩個(gè)極端情景,分別開展深入系統(tǒng)的分子模擬研究。
圖1 在由可結(jié)晶嵌段(黃色嵌段)和不可結(jié)晶嵌段(藍(lán)色嵌段)組成的兩嵌段共聚物中,不同分子鏈的可結(jié)晶嵌段平行排列在一端表示濃相,可結(jié)晶嵌段交錯(cuò)排列在兩端表示稀相。
圖2 南京大學(xué)仙林校區(qū)里的孔子塑像(攝影:胡文兵)

圖3 高濃情景一束由可結(jié)晶嵌段(黃色)和不可結(jié)晶嵌段(藍(lán)色)交替連接組成的四嵌段共聚物在一定溫度下的應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶示意圖。沿X方向拉伸時(shí)分子鏈的兩個(gè)鏈端分別固定在沿X方向的兩個(gè)邊界平面上。左側(cè)為嵌段共聚物初始態(tài)示意圖,右側(cè)為拉伸至400%應(yīng)變下的嵌段共聚物。
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