橡胶作为一种重要的聚合物材料,广泛应用于人类生产生活中的方方面面。然而,传统共价交联橡胶回收和再加工困难,造成了巨大的资源浪费和环境污染。因此,研制综合性能优良的可再加工橡胶具有重要的意义。目前,实现橡胶再加工的一个重要方法是将动态键(包含可逆键和可交换键)引入常规橡胶体系中,利用可逆的Diels-Alder反应和金属配位作用等赋予橡胶再加工性。年以来,在法国科学家Leibler等提出“类玻璃体(Vitrimers)”概念后,包含酯交换、烯烃复分解等在内的多种可交换的化学反应已被用于开发新型可再加工的聚合物,旨在赋予材料新的性能并扩大其应用范围。
然而,如何用尽量简单的方法和较少的反应步骤将这些动态键引入到广泛使用的商业化橡胶体系中仍然是一个巨大的挑战。目前,关于天然橡胶(NR)、乙丙橡胶(EPR)、丁苯橡胶(SBR)的动态交联体系构建已有相关报道。丁腈橡胶(NBR)作为一种重要的合成橡胶,表现出优异的耐油性,高耐磨性和硫化后的良好耐热性,但迄今关于可逆交联NBR的制备的研究很少。
近期,西北工业大学张秋禹教授团队提出一种新的思路,利用NBR中的氰基通过简单的一步加成反应转化为偕胺肟,继而与异氰酸酯反应形成动态键(肟-氨基甲酸酯键)交联的新型橡胶,并研究了其热性能、机械性能和再加工能力以及简易回收方法。动态键的引入除了能够形成可逆的化学交联网络外,还可以作为氢键形成单元,有利于强度的提高和修复。结果表明,所得材料具有良好的可加工性,第二次循环后强度保持率超过90%。相比于传统的硫磺硫化丁腈橡胶,当甲苯二异氰酸酯(TDI)交联剂的量为15.36wt%时,其拉伸强度提高达到50%以上。此外,交联的橡胶样品室温下在乙二胺中浸泡约24h后,可以解交联成线性分子,在二氯甲烷中重新溶解实现回收,有望被再次利用。
这种可再加工丁腈橡胶制备过程简单,耗能低,有望实现规模化应用。
相关结果发表在MacromolecularRapidCommunications(DOI:10./marc.)上,文章第一作者为博士生王文艳,通讯作者为张秋禹教授。文章链接为
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