近日，長春應(yīng)化所高分子科學(xué)與技術(shù)重點實驗室楊小牛課題組葉峰研究員（第10批會員），徐曉雷副研究員（第13批會員）在分子水平上理解仿生天然橡膠的鏈結(jié)構(gòu)和分子動力學(xué)研究方面取得新進(jìn)展。研究團(tuán)隊通過流變學(xué)方法對比研究了仿生天然橡膠和高標(biāo)號天然橡膠的線性黏彈行為和非線性應(yīng)變松弛行為，揭示了非橡膠組分蛋白、磷脂等所產(chǎn)生的物理交聯(lián)作用對于分子動力學(xué)行為的影響，為針對目標(biāo)性能設(shè)計仿生天然橡膠的鏈結(jié)構(gòu)和后續(xù)橡膠材料的精準(zhǔn)加工提供了科學(xué)依據(jù)。 天然橡膠具有優(yōu)異的綜合機械性能，特別是高拉伸強度、高定伸強度是傳統(tǒng)的合成異戊橡膠難以匹敵的，其中的非橡膠組分蛋白質(zhì)和磷脂組成所產(chǎn)生的物理交聯(lián)作用至關(guān)重要。對比天然橡膠的鏈結(jié)構(gòu)和微觀精細(xì)結(jié)構(gòu)的特點，通過引入蛋白質(zhì)、磷脂等方法對合成橡膠的分子鏈末端基團(tuán)進(jìn)行化學(xué)改性和仿生接枝，是制備仿生天然橡膠成為替代高性能天然橡膠的關(guān)鍵。如何在分子水平上認(rèn)識仿生天然橡膠的鏈結(jié)構(gòu)是橡膠分子設(shè)計和精準(zhǔn)加工的關(guān)鍵。 團(tuán)隊通過流變學(xué)方法揭示了仿生天然橡膠的線性黏彈行為和非線性應(yīng)變松弛行為，研究發(fā)現(xiàn)，非橡膠組分的引入對于線性松弛時間影響顯著；而對于應(yīng)變依賴的非線性松弛行為，仿生天然橡膠和天然橡膠都表現(xiàn)為在大應(yīng)變條件下的衰減趨于一致，相對于Doi-Edwards模型預(yù)測更弱，均表現(xiàn)為Type-B行為。研究表明通過引入蛋白、磷脂進(jìn)而調(diào)控鏈分子的結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)仿生天然橡膠與天然橡膠更加接近的分子流變學(xué)行為，對于仿生天然橡膠分子流變學(xué)行為的理解有助于在宏觀上揭示其高拉伸強度、高定伸強度、更強的應(yīng)變結(jié)晶能力等行為的分子機制。  圖1 仿生天然橡膠（BMR）對比天然橡膠(NR)與合成異戊橡膠的(IR)的線性黏彈性儲能模量和損耗模量(G', G")的準(zhǔn)-主曲線(A)與損耗因子Tan δ (B)，黏度對角頻率的依賴性(C)，以及非線性應(yīng)變松弛的衰減行為(D).
該項工作以“仿生天然橡膠生膠的流變行為表征”為題發(fā)表在《高分子學(xué)報》上，該項工作黃紹永副研究員為第一作者，徐曉雷副研究員和葉峰研究員為通訊作者。該工作得到了中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)C、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會等項目的支持。 | 
