聚氧化丙烯-聚(环己烯邻苯二甲酸酯)多嵌段共聚物在拉伸变形过程中的结构演变

《Polymer》：Structure evolution of multiple block copolymers of polypropylene oxide- poly(cyclohexene phthalate) during tensile deformation

本研究采用小角X射线散射（SAXS）技术，系统表征了PPO-PCHPE多嵌段共聚物在单轴拉伸过程中相结构的各向异性演变规律，揭示了应变硬化阶段微孔形核与退火处理后的链段松弛效应之间的关联。

　　

刘晨晨|王伟|任卫民|宾月珍|王海

大连工业大学聚合物材料与工程系，中国大连市凌工路2号，116024

摘要

热塑性弹性体是一类重要的弹性体材料，由于它们由不同区块组成的相结构在拉伸变形过程中会发生演变，因此被广泛应用于各种领域。本研究利用小角X射线散射技术，探讨了多嵌段共聚物聚（环氧丙烷）-聚（环己烯邻苯二甲酸酯）（PPO-PCHPE）在单轴拉伸过程中的聚集结构变化。在整个屈服、塑性变形和应变硬化阶段，其各向同性的相结构逐渐转变为各向异性结构：沿拉伸方向出现扩展的长周期，而垂直于拉伸方向的长周期则发生压缩。在未时效处理的样品中，应变硬化开始时观察到微孔结构；而在经过长时间松弛的时效处理样品中则未观察到这些微孔。了解PPO-PCHPE的聚集结构与其拉伸性能之间的关联，有助于开发具有类似化学结构的热塑性弹性体。

引言

热塑性弹性体（TPE）是一种在一定温度范围内具有橡胶弹性的弹性体材料，可以通过多种熔融加工方法进行加工[1][2]。TPE的骨架结构通常由硬段和软段交替组成，这些段之间会形成明显的相分离微观结构[3]。这种多样的微观结构使得TPE在许多领域得到广泛应用，包括金属增强复合材料[4]、弹性体泡沫等。

样品基本信息

本研究中使用的TPE是一种多嵌段共聚物，其中软段为聚环氧丙烷（PPO），硬段为聚（环己烯邻苯二甲酸酯）（PCHPE）。PCHPE段的合成方法参考了Zhu等人的报道[22]：PPO单体在PCHPE链端进行接枝，形成PPO-PCHPE-PPO的三嵌段结构；随后通过链延长剂六亚甲基二异氰酸酯（HDI）将这三嵌段大分子连接起来，从而制备出多嵌段PPO-PCHPE弹性体。

PPO-PCHPE的拉伸性能

PPO-PCHPE样品的动态力学分析（DMA）温度扫描结果如图S1所示，在约-60°C和110°C处有两个tanδ峰值。因此，在20°C、60°C和100°C三个温度下分别进行了单向拉伸实验，以表征材料的断裂强度和断裂伸长率的变化。应力-应变曲线两端的温度值即为样品的退火温度（T_anneal）。通过改变这些温度条件……

结论

本研究利用SAXS技术研究了含有软硬段的多嵌段共聚物PPO-PCHPE在单轴拉伸过程中的聚集结构变化。拉伸过程中，两种段的相结构均发生取向：软段沿拉伸方向伸长，而硬段则沿垂直于拉伸方向的方向压缩。在未时效处理的样品中，应变硬化开始时会出现微孔结构；而在经过长时间松弛的时效处理样品中则观察不到这些微孔。

作者贡献声明

宾月珍：资金获取、数据分析与整理。 刘晨晨：论文撰写、审阅与编辑、数据分析与整理。 任卫民：研究指导与资源调配。 王伟：资源调配。 王海：论文撰写、审阅与编辑、数据分析与整理。

利益冲突声明

? 作者声明不存在可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了中国国家自然科学基金（项目编号：22073015）的支持。