可在各種環境下自我修復之聚異戊二烯

 

刊登日期:2022/10/26
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日本理化學研究所(RIKEN)發表透過利用稀土金屬觸媒控制聚異戊二烯(Polyisoprene)的微結構,開發出一項具有優異自我修復性之機能性聚合物。目前已知自我修復性材料可透過2種單體的共聚合或多階段進行合成,但至今尚未有以易取得之單一種類單體成功地實現合成。此次研究則是利用稀土金屬觸媒將異戊二烯(Isoprene)予以聚合,合成出具有各種微結構的聚異戊二烯。利用釔(Yttrium)觸媒進行異戊二烯聚合,可獲得擁有3,4-Unit的聚異戊二烯;而在利用具有立體小配位體(Ligand)的鈧(Scandium)觸媒1的狀況下,可得到擁有cis-1,4-Unit的聚異戊二烯。另在使用具有立體大配位體之鈧觸媒2的狀況下,則可得到3,4-Unit與cis-1,4-Unit的比例控制為7:3之聚異戊二烯。

所得的每一種聚異戊二烯因微結構的差異而具有不同的熱性能與機械性能,其中尤以鈧觸媒2合成的物質表現出優異的彈性體物性,例如玻璃轉化溫度為–10℃,拉伸率約為20倍,斷裂強度約為2MPa。此外,無須施加任何外部刺激或能量,只須連接切割表面即可進行自我修復。透過拉伸實驗進行自我修復性評估後,確認拉伸強度可在約48小時內恢復。此外,除了大氣環境之外,在水或酸、鹼溶液中亦可在3天內完成自我修復。另與未氫化的聚異戊二烯相比,聚異戊二烯的氫化物表現出同等程度甚至更良好的自我修復性能。此次開發的聚合物可由價格低廉且容易獲得的單種異戊二烯簡便地予以合成,將可望有助於促進在各種環境下自我修復且具高實用性之新型機能材料的開發。


資料來源: https://www.riken.jp/press/2022/20220926_1/index.html
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