基于含硫嵌段聚合物的多功能热塑性材料研究

Thermoplastic materials are important for the industry of a country. Block copolymers have received lots of attention due to their exceptional mechanical performance as thermoplastic materials. Among many kinds of block copolymers, hybrid block copolymers with heteroatoms (different from carbon, hydrogen and oxygen atoms) show distinguished behaviors for many applications. Sulfur atom and its groups have very distinct properties, including dynamic coordination ability with metals, tunable redox properties, and chemical stability. Our preliminary work showed that these sulfur-containing block polymers were mechanically tough (breaking strain: ~1000%), thermally processable and self-healable materials via the reversible coordination with metal salts. This proposal will investigate sulfur-containing block polymers to prepare new functional thermoplastic materials. We will design a series of sulfur-containing block polymers with varied architectural parameters. Structure-property relationship will be discussed. The effects of the sulfur group in polymer chains on mechanical, rheological and self-healing property will be also explored. We believe sulfur-containing block polymers could be excellent candidates for novel multifunctional thermoplastic materials.

基于嵌段聚合物的高性能热塑性产品由于优异的表现获得了巨大的市场份额。在众多嵌段共聚物的研究中，含杂化原子嵌段聚合物的研究是一个新兴领域，引起了广泛的兴趣。各类杂化原子中，硫原子不仅原料易得而且其官能团具有独特的性质，例如硫基团与金属动态配位的能力，氧化还原状态多变性，化学稳定性等。我们初步的研究显示含硫嵌段高分子的力学性能可通过金属配位而大幅增强；嵌段结构的设计使得此类聚合物具备良好的热塑加工成型能力；此外，在动态可逆配位的作用下，此类含硫高分子材料还具有优秀的自修复功能。本课题将主要研究含硫嵌段高分子，并基于硫基团的独特性质设计新型热塑性材料。课题将制备一系列具有不同结构参数的含硫嵌段高分子，研究这些含硫聚合物的结构-性能关系，探索硫官能团的引入对聚合物力学、流变加工、自修复功能的影响。课题将联合硫官能团优异的性能和嵌段高分子结构特点，设计含硫嵌段聚合物，最终获得新一代多功能热塑性材料。

在众多聚合物的研究中，含杂化原子嵌段聚合物的研究是一个新兴领域，引起了广泛的兴趣。各类杂化原子中，硫原子不仅原料易得而且其官能团具有独特的性质，例如硫基团与金属动态配位的能力，氧化还原状态多变性，化学稳定性等。含硫聚合物的研究可带来与传统高分子材料不同的特点，拓展当前高分子材料的应用范围，并可无机材料相结合，突破当前高分子材料的应用瓶颈。本次项目成功实现了含硫聚合物材料的合成、设计、应用。主要探索了（1）含硫醚的嵌段聚合物的合成与自修复性能；（2）硫开环聚合物与液态金属的复合材料制备以及其导电、自修复功能；（3）液体硫橡胶与液态金属复合物的自修复与导电材料设计。上述三方面内容拓展了全新的硫聚合物，展现了硫高分子的应用，并将硫聚合物与液态金属材料相结合，开发了全新的功能材料，为后续含硫聚合物的应用打开了新的领域。