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  苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)作為目前商業化程度最高的熱塑性彈性體之一，由于其出色的可回收性和加工性，被應用在諸如鞋類、沖擊改性劑、粘合劑、增韌工程塑料等諸多方面。然而其低應變下較低的力學強度卻在很多方面限制了SBS的應用。

  為提高SBS在低應變下的力學強度及模量，并賦予SBS功能特性，陳玉坤研究員先進彈性體課題組通過對聚合物分子結構的設計，利用巰基-烯點擊化學反應，先在SBS分子鏈中的PB段接上羧酸基團形成SBS-g-COOH，然后將其與氧化鋅復配，ZnO與-COOH形成Zn²⁺鹽鍵，得到產物SBS-g-COOH/ZnO。

圖1. (a) ZnO與SBS-g-COOH復配的反應示意圖；(b) 離子多重態、離子簇和離子交聯網絡示意圖

這種不飽和羧酸金屬鹽建具有較強的靜電相互作用，形成的交聯網絡可以有效抑制分子鏈運動，同時自聚形成的離子簇有較高的模量，可以作為SBS的補強劑。最終SBS-g-COOH/ZnO復合材料在100%應變下的拉伸應力可達14.24 MPa，較未與ZnO復配的SBS-g-COOH提高了3.35倍，較純SBS更是提高了5.44倍。

圖2. (a) 拉伸曲線；(b) 100%定伸應力；(c)楊氏模量

  Zn²⁺鹽鍵的形成同時也使得SBS-g-COOH/ZnO的玻璃化轉變溫度有了大幅提升（-1.3~11.6℃），而且Zn²⁺鹽鍵是一種具有溫度適應性的動態非共價鍵，在兩種因素的作用下賦予了材料形狀記憶效應。

圖3. 不同溫度下SBS-g-COOH/ZnO的形狀記憶行為

  同時作者也利用變溫紅外表征了Zn²⁺鹽鍵在不同溫度下的特征峰峰位變化，證明其解離與重構。

4. 變溫（30~100℃）紅外譜圖

  以上相關成果近日發表在Macromolecules (Article ASAP DOI: 10.1021/acs.macromol.9b00483)上。論文的第一作者為華南理工大學機械與汽車工程學院碩士生閆夢文，通訊作者為陳玉坤研究員，共同通訊作者為廣西大學徐傳輝副教授。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.9b00483