反应性橡塑合金中橡胶相玻璃化温度的下降及其与增韧效果的相关性研究

利用反应性共混实现橡胶对塑料的增韧是制备高性能聚合物复合材料的重要方法。橡塑合金中两相玻璃化转变温度的变化不仅是衡量共混体系相容性的重要依据，而且直接影响复合材料的冲击韧性。本项目拟以含不同反应性基团的弹性体增韧聚乳酸体系为研究对象，着眼于反应性共混物界面两侧分子链的运动情况，通过改变共混方法、反应性加工工艺以及适当的基体热处理等制备具有不同微纳米结构、不同界面状况和不同基体-微区热收缩比的橡塑合金，系统研究橡胶相玻璃化温度下降和界面两侧分子运动性变化的机理；讨论合金材料微纳米结构对橡胶相玻璃化转变和界面附近基体分子运动性的影响；阐明材料制备方法、材料微观结构、界面附近橡胶相和塑料相分子运动状况及材料抗冲性能之间的相互关系；并在现有弹性体增韧塑料机理的基础上，从分子运动性的角度探索建立橡胶增韧塑料普适性规律的可能性。

利用反应性共混实现橡胶对塑料的增韧是制备高性能聚合物复合材料的重要方法。橡塑合金中两相玻璃化转变温度的变化不仅是衡量共混体系相容性的重要依据，而且直接影响复合材料的冲击韧性。本项目系统研究了高分子共混体系中双组分玻璃化温度的下降行为，并将合金材料的宏观力学性能和玻璃化转变温度下降关联，取得如下研究成果：1）以反应性橡胶(EGMA)和聚乳酸的共混物为模型体系，通过改变反应性共混的条件、共混物比例、填充、基体热处理等方法成功制备具有不同微纳米结构、不同界面状况和不同基体-微区热收缩比的橡塑合金，系统研究合金结构-玻璃化温度-抗冲性能三者的相互关系，确立了橡塑两相不对称热收缩导致橡胶相玻璃化温度下降的机理，阐明了合金界面对于热收缩应力传递的重要性，揭示了橡胶相玻璃化温度下降对提高材料抗冲性能的重要作用。2）在上述成果的基础上设计合成了新型反应性梳型分子，并将反应性梳型分子用于不相容聚合物共混体系的增容，发现了具有良好界面、熔体固化温度差异较大的塑料/塑料合金体系的双玻璃化温度下降行为，并基于玻璃化温度下降导致的分子运动性加强解释了塑料/塑料合金显著提高的材料韧性。3）利用不对称热收缩和良好界面应力传递两个必要条件，给出了结晶诱导相分离体系两组份玻璃化温度的下降行为的分子解释。由于两组份分子运动性的提高，导致硬-硬共混材料共混材料具有较好的延展性和较高的韧性，从而实现了硬-硬共混材料的增韧。项目共在Macromolecules, ACS Macro Letters, ACS Appl. Mat. Interfaces,　ACS Sustainable Chemistry and Engineering等重要杂志上发表于本项目相关的SCI论文20篇，获得国家发明专利6项。