CHEMFISH 助力里昂大學(xué)在新型離子液體聚合物技術(shù)取得突破
近日，《European Polymer Journal》（DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2024.112928）發(fā)表了法國里昂大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)關(guān)于聚丙烯基微泡泡沫材料的最新成果。研究首次對(duì)比了新型 Li - 離子聚合物（LIonomers）與傳統(tǒng)鋅離子聚合物（Zn-Ionomer）在泡沫制備中的性能差異，并揭示了咪唑類離子液體（ImILs）在構(gòu)建高性能離子網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵作用，為環(huán)保型泡沫材料的工業(yè)化生產(chǎn)開辟了新路徑。該咪唑類離子液體由湖南嘉航東京公司CHEMFISH TOKYO提供。
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0014305724001897
一、研究背景：泡沫材料制備的技術(shù)瓶頸
聚丙烯（PP）泡沫因輕質(zhì)、高強(qiáng)度等特性被廣泛應(yīng)用于包裝、隔音和隔熱領(lǐng)域，但其制備面臨兩大挑戰(zhàn)：
- 熔體強(qiáng)度低：PP 在熔融狀態(tài)下難以維持氣泡結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致泡沫易塌陷；
- 結(jié)晶度高：傳統(tǒng)發(fā)泡劑（如超臨界 CO?）在半結(jié)晶 PP 中的分散不均，難以形成均勻微孔結(jié)構(gòu)。
傳統(tǒng)解決方案依賴鋅離子聚合物（Zn-Ionomer）通過離子交聯(lián)提升熔體強(qiáng)度，但存在加工復(fù)雜、環(huán)境適應(yīng)性差等問題。而離子液體（ILs）因其可定制的陰陽離子組合，被視為突破瓶頸的關(guān)鍵材料。
二、關(guān)鍵創(chuàng)新：ChemFish 離子液體構(gòu)建新型 LIonomers
研究團(tuán)隊(duì)通過將馬來酸酐接枝聚丙烯（PPgMA）與ChemFish 提供的咪唑類離子液體結(jié)合，開發(fā)出新型 LIonomers：
- 試劑選擇：
- E?DEP（1 - 乙基 - 3 - 甲基咪唑磷酸二乙酯）：非反應(yīng)性離子液體，通過離子 - 偶極相互作用增強(qiáng) PPgMA 的熔體黏度；
- AE?Br（1 - 氨基乙基 - 3 - 甲基咪唑溴化物）：含氨基的反應(yīng)性離子液體，與 PPgMA 形成共價(jià)鍵，進(jìn)一步強(qiáng)化離子網(wǎng)絡(luò)。
- 結(jié)構(gòu)表征：
- FTIR 和 NMR 證實(shí)，AE?Br 通過氨基與 PPgMA 的酸酐基團(tuán)形成化學(xué)交聯(lián)，而 E?DEP 通過離子對(duì)形成動(dòng)態(tài)物理交聯(lián)；
- TEM 顯示，LIonomers 形成均勻的離子富集相（納米級(jí)簇狀結(jié)構(gòu)），而傳統(tǒng) Zn-Ionomer 存在明顯相分離，凸顯 ILs 在調(diào)控多尺度結(jié)構(gòu)中的優(yōu)勢(shì)。
三、性能突破：LIonomers vs. Zn-Ionomer
1. 熔體強(qiáng)度與發(fā)泡效率
- LIonomers 的顯著優(yōu)勢(shì)：
- 含 10 wt% AE?Br 的 LIonomers 熔體黏度較純 PPgMA 提升 300%，接近 Zn-Ionomer 水平；
- 在超臨界 CO?發(fā)泡中，LIonomers 泡沫的泡孔密度達(dá) 10? cells/cm3，是 Zn-Ionomer 的 5 倍，且泡孔尺寸均勻（平均直徑 < 50 μm）。
- 機(jī)制解析：
離子液體的動(dòng)態(tài)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在發(fā)泡過程中有效抑制氣泡合并，同時(shí)促進(jìn) CO?均勻分散，而 Zn-Ionomer 的剛性交聯(lián)導(dǎo)致氣泡生長受限。
2. 力學(xué)性能與環(huán)境適應(yīng)性
- LIonomers 的協(xié)同效應(yīng)：
- 引入 E?DEP 的 LIonomers 實(shí)現(xiàn)剛度（彈性模量提升 40%）與拉伸性（斷裂伸長率提升 60%）的平衡；
- 含 AE?Br 的 LIonomers 因共價(jià)交聯(lián)，在高溫（120℃）下仍保持泡沫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，優(yōu)于 Zn-Ionomer 的熱穩(wěn)定性。
四、ChemFish 產(chǎn)品的核心價(jià)值
- 試劑定制化優(yōu)勢(shì)：
ChemFish 提供的咪唑類離子液體具有高純度（>99%）和可調(diào)控官能團(tuán)（如氨基、磷酸酯基），滿足不同交聯(lián)機(jī)制需求。例如，AE?Br 的氨基反應(yīng)性確保了共價(jià)網(wǎng)絡(luò)的形成，而 E?DEP 的非反應(yīng)性適配動(dòng)態(tài)離子鍵構(gòu)建。 - 產(chǎn)業(yè)應(yīng)用潛力：
該研究證實(shí)，使用 ChemFish 離子液體可簡化 LIonomers 制備流程（無需額外交聯(lián)劑），降低能耗 30% 以上，為綠色泡沫材料的規(guī)?；a(chǎn)提供了經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)路徑。
五、未來展望
研究團(tuán)隊(duì)指出，LIonomers 與 ChemFish 離子液體的結(jié)合有望推動(dòng)以下領(lǐng)域發(fā)展：
- 環(huán)保包裝：替代傳統(tǒng)聚苯乙烯泡沫，減少白色污染；
- 新能源材料：用于電池隔膜的高韌性泡沫基板；
- 智能響應(yīng)材料：通過設(shè)計(jì) ILs 官能團(tuán)，開發(fā)溫度 / 壓力響應(yīng)型泡沫。
ChemFish 作為全球領(lǐng)先的離子液體供應(yīng)商，始終致力于為科研與工業(yè)界提供高性能化學(xué)品。其產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于高分子材料、催化和新能源領(lǐng)域，此次研究進(jìn)一步驗(yàn)證了其在先進(jìn)聚合物加工中的關(guān)鍵作用。
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