Vorbereitung und Leistung von dynamisch vernetztem Polyolefin mit doppelter Vernetzung durch Hochleistungs- und kostengünstige kovalente/ionische Bindungen

Shi-yu Wang ,  

Xuan-wei Zhang ,  

Xiao-pei Li ,  

Shi-ji Gao ,  

Yong-jie Zhang ,  

摘要

Die mechanischen, thermischen, elektrischen und Lösungsmittelbeständigkeitseigenschaften vernetzter Polyolefine sind ausgezeichnet und finden breite Anwendung in der Isolierung von Kabeln und in der Wärmeschrumpfung, jedoch weisen herkömmliche vernetzte Polyolefine eine nicht umkehrbare dreidimensionale Vernetzungsstruktur auf, was ihr Recycling verhindert und zu Umweltverschmutzung und Ressourcenverschwendung führt. Vitrimere Polymere mit dynamischer reversibler Vernetzungsstruktur sind ein neuer Typ von Polymermaterial mit ausgezeichneten Verarbeitungseigenschaften sowie mechanischen, thermischen und Lösungsmittelbeständigkeitseigenschaften wie bei duroplastischen Polymeren und haben sowohl in der akademischen als auch in der industriellen Welt viel Aufmerksamkeit erregt. Als nächste Generation vernetzter Polyolefine haben Polyolefinbasis-Vitrimere polymeren erhebliche Forschungsergebnisse erzielt. Die praktische Herstellung kostengünstiger, hochleistungsfähiger Polyolefinbasis-Vitrimere polymeren steht jedoch noch vor Herausforderungen. Im Vergleich zu einer einfachen Vernetzungsnetzstruktur verleiht eine doppelte Vernetzungsnetzstruktur den Vitrimere Polymeren einen größeren Spielraum zur allgemeinen Leistungssteuerung. In dieser Arbeit wurde ein EAA-basiertes Vitrimere mit einer doppelten Vernetzungsstruktur von Beta-Hydroxyester und Zinkcarbonsäure durch die reaktive Mischung eines handelsüblichen EAA-Polymers mit einem hohen Carboxylgruppengehalt, biobasiertem Sojaöl und Zinkoxid hergestellt. Infrarot- und Schwellungsanalysen bestätigten die Bildung einer Vernetzungsstruktur durch kovalente und ionische Bindungen. Die dynamisch-mechanische Analyse (DMA) zeigte, dass das EAA-ESO-ZnO typische dynamische mechanische Eigenschaften eines vernetzten Polymers und eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit hat, was darauf hinweist, dass es eine dreidimensionale Vernetzungsstruktur aufweist. Durch Zugspannungsrelaxationsexperimente wurde die Aktivierungsenergie für den Bindungsaustausch auf 70,8 kJ·mol^-1 geschätzt, was nahe am Literaturwert liegt. Im Vergleich zu EAA stiegen die Zugfestigkeit und der Elastizitätsmodul des EAA-ESO-ZnO um 41,8 % bzw. 54,5 %. Nach 3 Reprozesstionszyklen stieg die Zugfestigkeit des EAA-ESO-ZnO um 13,8 % und die Bruchdehnung betrug 92,0 %, was seine ausgezeichnete Reprozessierbarkeit zeigt. Zusammenfassend wird in dieser Arbeit ein effizienter und skalierbarer Herstellungsweg für kostengünstige, hochleistungsfähige Polyolefinbasis-Vitrimere polymeren vorgeschlagen, der einen neuen Ansatz für die Herstellung von recycelbaren vernetzten Polyolefinen bietet.

关键词

Vitrimere Polymer; Doppelvernetzung; Ethylen-Acrylsäure-Copolymer; Epoxidiertes Sojabohnenöl; Reprozessierbarkeit

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