離子液體增韌的玻璃態(tài)凝膠

2024-07-25 14:25:55 sh默尼 32

玻璃態(tài)聚合物的應(yīng)用與其機(jī)械性能息息相關(guān)，由于聚合物鏈之間的強(qiáng)相互作用，玻璃態(tài)聚合物普遍是剛性的（模量約為1 GPa）和難以斷裂的（10-100 MPa的斷裂強(qiáng)度）。將玻璃態(tài)聚合物浸泡在液體中使其溶脹就會(huì)形成聚合物凝膠，隱形眼鏡就是很常見(jiàn)的水溶脹的聚合物凝膠。凝膠中溶劑可以降低聚合物鏈之間的相互作用從而軟化聚合物網(wǎng)絡(luò)，降低材料的機(jī)械性能。凝膠的模量通常為0.0001 GPa，斷裂強(qiáng)度＜1 MPa。相對(duì)于玻璃態(tài)聚合物，模量的降低可以將材料的拉伸性能提高1到2個(gè)數(shù)量級(jí)，這樣就能拓展額外的功能（例如作凝膠電解質(zhì)）。

用離子液體增韌的玻璃態(tài)凝膠，在優(yōu)化的濃度配比下，離子液體與聚合物鏈形成豐富而強(qiáng)烈地非共價(jià)相互作用，從而賦予凝膠玻璃態(tài)性質(zhì)，使其在具有與玻璃態(tài)聚合物相似模量和強(qiáng)度的同時(shí)也能保持凝膠的可延展性。增韌的機(jī)理是，離子液體中的陽(yáng)離子起到了交聯(lián)劑的作用，通過(guò)調(diào)整單體與離子液體的比例，可以改變單位體積內(nèi)高分子聚合物鏈的數(shù)量，從而調(diào)整機(jī)械性能。由于這種離子液體溶劑和聚合物鏈之間豐富的靜電相互作用（離子-離子或離子-偶極相互作用）使得凝膠玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（T_g）仍高于室溫，具備形狀記憶和自愈功能。玻璃狀凝膠通過(guò)含有單體丙烯酸（AA）、交聯(lián)劑N，N′亞甲基雙（丙烯酰胺）（MBAA）、光引發(fā)劑（Irgacure 2959，I2959）和離子液體甲基三丁基膦磷酸二甲酯鹽（PP）的溶液的一步光聚合形成所得凝膠具有高液體含量（>54wt%）并且高度透明。這些凝膠顯示出類(lèi)似熱塑性塑料的模量（約1 GPa）、屈服強(qiáng)度（>35 MPa）和類(lèi)似凝膠的延伸率（>300%）。

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