苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)作为目前商业化程度最高的热塑性弹性体之一，由于其出色的可回收性和加工性，被应用在诸如鞋类、冲击改性剂、粘合剂、增韧工程塑料等诸多方面。然而其低应变下较低的力学强度却在很多方面限制了SBS的应用。
为提高SBS在低应变下的力学强度及模量，并赋予SBS功能特性，陈玉坤研究员先进弹性体课题组通过对聚合物分子结构的设计，利用巯基-烯点击化学反应，先在SBS分子链中的PB段接上羧酸基团形成SBS-g-COOH，然后将其与氧化锌复配，ZnO与-COOH形成Zn2+盐键，得到产物SBS-g-COOH/ZnO。
图1. (a) ZnO与SBS-g-COOH复配的反应示意图；(b) 离子多重态、离子簇和离子交联网络示意图
这种不饱和羧酸金属盐建具有较强的静电相互作用，形成的交联网络可以有效抑制分子链运动，同时自聚形成的离子簇有较高的模量，可以作为SBS的补强剂。最终SBS-g-COOH/ZnO复合材料在100%应变下的拉伸应力可达14.24 MPa，较未与ZnO复配的SBS-g-COOH提高了3.35倍，较纯SBS更是提高了5.44倍。
图2. (a) 拉伸曲线；(b) 100%定伸应力；(c)杨氏模量
Zn2+盐键的形成同时也使得SBS-g-COOH/ZnO的玻璃化转变温度有了大幅提升（-1.3~11.6℃），而且Zn2+盐键是一种具有温度适应性的动态非共价键，在两种因素的作用下赋予了材料形状记忆效应。
图3. 不同温度下SBS-g-COOH/ZnO的形状记忆行为
同时作者也利用变温红外表征了Zn2+盐键在不同温度下的特征峰峰位变化，证明其解离与重构。
4. 变温（30~100℃）红外谱图
以上相关成果近日发表在Macromolecules (Article ASAP DOI: 10.1021/acs.macromol.9b00483)上。论文的第一作者为华南理工大学机械与汽车工程学院硕士生闫梦文，通讯作者为陈玉坤研究员，共同通讯作者为广西大学徐传辉副教授。
论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.9b00483
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