离子液体增韧的玻璃态凝胶

2024-07-25 14:25:55 sh默尼 11
玻璃态聚合物的应用与其机械性能息息相关，由于聚合物链之间的强相互作用，玻璃态聚合物普遍是刚性的（模量约为1 GPa）和难以断裂的（10-100 MPa的断裂强度）。将玻璃态聚合物浸泡在液体中使其溶胀就会形成聚合物凝胶，隐形眼镜就是很常见的水溶胀的聚合物凝胶。凝胶中溶剂可以降低聚合物链之间的相互作用从而软化聚合物网络，降低材料的机械性能。凝胶的模量通常为0.0001 GPa，断裂强度＜1 MPa。相对于玻璃态聚合物，模量的降低可以将材料的拉伸性能提高1到2个数量级，这样就能拓展额外的功能（例如作凝胶电解质）。

用离子液体增韧的玻璃态凝胶，在优化的浓度配比下，离子液体与聚合物链形成丰富而强烈地非共价相互作用，从而赋予凝胶玻璃态性质，使其在具有与玻璃态聚合物相似模量和强度的同时也能保持凝胶的可延展性。增韧的机理是，离子液体中的阳离子起到了交联剂的作用，通过调整单体与离子液体的比例，可以改变单位体积内高分子聚合物链的数量，从而调整机械性能。由于这种离子液体溶剂和聚合物链之间丰富的静电相互作用（离子-离子或离子-偶极相互作用）使得凝胶玻璃化转变温度（Tg）仍高于室温，具备形状记忆和自愈功能。玻璃状凝胶通过含有单体丙烯酸（AA）、交联剂N，N′亚甲基双（丙烯酰胺）（MBAA）、光引发剂（Irgacure 2959，I2959）和离子液体甲基三丁基膦磷酸二甲酯盐（PP）的溶液的一步光聚合形成所得凝胶具有高液体含量（>54wt%）并且高度透明。这些凝胶显示出类似热塑性塑料的模量（约1 GPa）、屈服强度（>35 MPa）和类似凝胶的延伸率（>300%）。


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