[发明专利]一种纤维素基瓶刷状热塑性弹性体及其制备方法

说明书

本发明提供了一种纤维素基瓶刷状热塑性弹性体及其制备方法。本发明提供的纤维素基瓶刷状热塑性弹性体具有式(Ⅰ)所示结构，其以纤维素为主链，接枝了二嵌段共聚物(即聚丙烯酸丁酯‑b‑聚甲基丙烯酸甲酯二嵌段共聚物)侧链，使所得弹性体具有优异的弹性和强度性能。试验结果表明，本发明制得的式(Ⅰ)所示热塑性弹性体的断裂伸长率可到80％以上，强度可到2.2MPa以上，循环拉伸性能较好，具有优异的弹性和强度性能。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种纤维素基瓶刷状热塑性弹性体及其制备方法。

背景技术

在聚合物领域中，高侧链密度的梳状共聚物常被称为分子刷。瓶刷聚合物是一种由主链和侧链组成的接枝共聚物。对于高密度接枝的瓶刷聚合物，由于侧链间分子内排斥体积效应，线性聚合物主链会被拉伸和稀释，从而减少了侧链纠缠和链重叠。同时，瓶刷状可自组装成大尺寸结构，从而降低了溶液中临界胶束浓度和熔体状态下零切粘度，使其在稀溶液状态和熔体加工中易于应用(Zhang,J.,Li,T.,Mannion,A.M.,Schneiderman,D.K.,Hillmyer,M.A.,Bates,F.S.ACS Macro Lett.5,407-412,(2016))。而且，接枝密度、接枝长度和接枝侧链的组成对瓶刷的结构和物理性能均有较大影响(Sheiko,S.S.,Sun,F.C.,Randall,A.,Shirvanyants,D.,Rubinstein,M.,Lee,H.I.,Matyjaszewski,K..Nature,440,191,(2006))。因此，具有新颖分子链结构和潜在应用前景的瓶刷嵌段共聚物受到了越来越多的关注。

弹性体是一种由玻璃态或半结晶态热塑性树脂和柔软的弹性体所组成的嵌段共聚物，具有传统交联硫化橡胶的高弹性、耐老化、耐油性等各项优异性能，同时又具备普通塑料加工方便、加工方式多样性的特点。一般热塑性弹性体的结构特点是以化学键组成不同的树脂段和橡胶段，而嵌段之间的不混溶性引起自组装导致各种有序微结构，硬相微区分散在软相基体中(Ocando,C.,Fernández,R.,Tercjak,A.,Mondragon,I.,Eceiza,A.Macromolecules,46,3444-3451,(2013))。树脂段凭借链段间作用力形成物理“交联”点网络，为弹性体提供强度；橡胶段是具有较大自由旋转能力的高弹性链段，为弹性体提供弹性和延展性；树脂段和橡胶段以适当的次序排列、联接起来，由于这种聚合物链结构特点及其交联状态的可逆性，热塑性弹性体在常温下具备硫化橡胶的弹性、强度和形变特性等物理机械性能，此外，在高温下，塑料段的物理交联随温度的变化而呈可逆变化，展现出热塑性塑料良好的可加工特性。

然而，热塑性弹性体也存在着易软化、形状稳定性差、耐热性和耐化学品能力差等缺陷。因此，如何设计并优化其分子链结构，得到性能优异的热塑性弹性体，使其硬相和橡胶相相得益彰，从而更好地发挥其作用(Meng,H.,Li,G.Polymer,54,2199-2221,(2013))，是有待解决的关键问题之一。另外，由于化石石油资源有限，全球环境影响日益受到关注，用可再生生物质聚合物取代传统的石油基聚合物具有重要意义，符合国家可持续性发展战略政策的需求(Miserez,A.,Wasko,S.S.,Carpenter,C.F.,Waite,J.H..NatureMaterials,8,910,(2009))。可再生资源以其突出的优势(例如低成本，环境友好，优异的生物相容性和生物可降解性)受到了极大关注。