名古屋大学
SIS和i-SIS的分子水平示意图
信用:Atsushi Noro 热塑性弹性体(有时称为热塑性橡胶)是多种聚合物(“共聚物”)的化学键合组合，通常由塑料和橡胶组成，兼具热塑性和弹性
热塑性在注射成型中是有用的，而弹性赋予物体拉伸和恢复到接近其原始形状的能力
这些材料无处不在，例如，在车辆的内部和外部
最著名的热塑性弹性体包括“苯乙烯嵌段聚合物”，它含有硬的聚苯乙烯分子嵌段和橡胶状的聚二烯
两个重要的例子是聚苯乙烯-b-聚异戊二烯-B-聚苯乙烯(SIS)和聚苯乙烯-B-聚丁二烯-B-聚苯乙烯(SBS)
苯乙烯嵌段聚合物由壳牌化学公司于20世纪60年代开发，此后由学术界和工业界的许多研究人员进一步开发
尽管苯乙烯嵌段聚合物基热塑性弹性体的年度全球市场价值数十亿美元，但具有增强的机械性能，尤其是韧性的弹性体仍然有很大的需求
为了改善苯乙烯嵌段聚合物的机械性能，名古屋大学和Zeon公司最近报道了化学改性sis的工业友好合成，例如氢键SIS (h-SIS)和“离子功能化SIS”(I-SIS)——即其中结合有正离子如钠的SIS
“阳离子”有一个(一价)电子从外壳中除去
初步测量显示，i-SIS具有极高的拉伸韧性，为480 MJ/m3，这是我们所知的任何已知热塑性橡胶材料的最高值
尽管初步拉伸试验对于研究材料的普通机械性能很有用，但它不能揭示材料的所有机械特性，尤其是在实际应用中至关重要的抗冲击性
此外，测量耐冲击性对于理解材料中产生所需机械性能的机理以及如何实现这些性能也很重要
冲击试验设置
信用:Atsushi Noro 名古屋大学和Zeon公司的这项研究首次评估了基于i-SIS的新型弹性体材料的抗冲击性，并将它们与基于玻璃纤维增强塑料(GFRP)的典型高强度材料的抗冲击性进行了比较，该材料的拉伸强度为330 MPa
落锤冲击试验表明，含有一价或二价阳离子的i-SIS比化学改性的SIS抗冲击性高3或4倍；此外，发现具有二价阳离子的i-SIS为1
抗冲击能力是典型高强度GFRP的2倍
总的来说，发现i-SIS，尤其是含有二价离子的I-SIS，具有很高的抗冲击性，即使无机填料——硬化聚合物的典型添加剂——没有掺入聚合物中，并且聚合物的分子结构没有化学交联
SIS、i-SIS和GFRP的照片，以及每个样品与SIS相比的抗冲击性
信用:Atsushi Noro 汽车和其他车辆制造商一直在寻找更轻的材料，也能抵抗损坏
由于i-SIS可以在工业规模上合成，它具有成为下一代弹性体材料的巨大潜力，不仅用于汽车内部和外部部件，而且用于汽车车身，甚至汽车、火车和其他需要具有高抗冲击性和易于制造的结构材料的车辆的外板
这些研究成果也将有助于轻型汽车的发展和无碳社会的建立
这篇论文发表在ACS Omega上
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