在水中亦能展現自行修復效能之新機能性聚合物

 

刊登日期:2022/1/12
  • 字級

日本理化學研究所與大分大學透過將2種極性烯烴與乙烯的精密三元共聚合,成功地製作出具有快速自行修復性能之聚合物。既有自行修復性材料因利用氫結合或離子相互作用等機制而容易被水或酸破壞,在自然環境下幾乎無法發揮機能性。研究團隊過去曾利用獨家稀土類觸媒,開發了具有優異自行修復性能之乙烯與大茴香基丙烯類(Anisyl Propylene)的二元共聚物。然而大茴香基丙烯上的取代基會影響物性與自行修復性,因此研究團隊著手展開以不同取代基的兩種大茴香基丙烯(己基茴香基丙烯和甲氧基芳基丙烯)與乙烯的三元共聚合。

研究團隊在鈧(Sc)觸媒、乙烯1氣壓的條件下進行三元共聚合,並成功以一階段獲得具有較高分子量的聚烯烴。經過構造解析與物性量測後,確認此聚烯烴除了具有大茴香基丙烯類與乙烯形成的2種交互單元之外,還具有乙烯–乙烯鏈的結構。此項三元共聚物與各別對應之二元共聚物有不同的玻璃轉移溫度(Tg),因此並非二元共聚物的混合物,而是真正的三元共聚物。此外,在具有己基(Hexyl)的大茴香基丙烯與具有Methoxypyrenyl基之丙烯聚合物的情況下,通過控制單體的組成比例,可將Tg精確控制在–31~98℃的任意溫度下。

獲得的聚烯烴除了展現出延伸率約1,400%、斷裂強度約3 MPa的彈性體(Elastomer)物性之外,並具有迅速自行修復的性能,不須藉由外部刺激或施加能量,即可快速自行修復。在拉伸實驗中評估自行修復性能的結果,拉伸強度在5分鐘內恢復了97%,與相應二元共聚物的自行修復時間(5天)相比,自行修復率顯著提高。另在水中、酸性/鹼性水溶液中也約在48小時內自行修復。


資料來源: https://www.riken.jp/press/2021/20211111_1/index.html
分享