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  利用嵌段共聚物來增容共混高分子，是一種簡易有效的高分子改性策略。二十多年來，科學界廣泛認為對稱性兩嵌段共聚物在熱力學平衡狀態下具有最佳的增容效果。然而，在動力學過程中，兩嵌段共聚物的結構對稱性對高分子共混體系的增容作用和機制還是未知。對稱還是非對稱，這是一個問題。

  近期，南方科技大學陳忠仁教授團隊利用陰離子聚合方法精準合成了一系列數均分子量相同（Mn）但具有不同嵌段比（非對稱/對稱）的聚丁二烯-b-聚異戊二烯（PB-b-PI）兩嵌段共聚物（表1，圖1-2），并以此共聚物與PB、PI的混合物為模型系統，通過微觀形貌觀測，流變學和力學測試相結合，研究了嵌段共聚物（BCPs）的組成對稱性在動力學因素（不同共混順序）下對PB/PI共混物增容性能的影響。

  該研究工作表明，BCPs的加入降低了分散相（PB）的相尺寸（圖3，圖4，表2），同時打破了高分子加工性能和力學性能無法同時提升的魔鬼難題（trade-off），實現了其加工特性和力學性能的同時提升。即未硫化前，加入BCPs的共混物其加工粘度比未加入BCPs的共混物更低（圖5）；而硫化后，加入BCPs的共混物其動態力學性能（圖6）、抗裂紋擴展能力（圖7）、拉伸性能（圖8）都比未加入BCPs的共混物更好。

圖1 嵌段共聚物PB-b-PI合成路線

表1 嵌段共聚物PB-b-PI微觀結構表征 

圖2 嵌段共聚物PB-b-PI的GPC (a) 和 ¹H-NMR (b)表征

圖3 純PB/PI共混物與PB/PB-b-PI/PI混合物未硫化樣品的AFM-IR顯微圖

 圖4 純PB/PI共混物與PB/PB-b-PI/PI混合物硫化后樣品的AFM-IR顯微圖

表2 平均分散相尺寸計算結果

圖5 純PB/PI共混物與PB/PB-b-PI/PI混合物未硫化后樣品的流變性能

圖6 純PB/PI混合物和PB/PB-b-PI/PI混合物硫化后樣品的動態力學性能測試

圖7 純PB/PI混合物和PB/PB-b-PI/PI混合物硫化后樣品的裂紋擴展性能

圖8 純PB/PI混合物和PB/PB-b-PI/PI混合物硫化后樣品的單軸拉伸力學性能

 圖9 BCP在PB/PI界面分布機理圖

 圖10 一鍋法的對稱BCP增容與不同順序共混最優增容下的加工特性與動態力學性能對比

  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.3c00742