CHEMFISH 助力里昂大學在新型離子液體聚合物技術取得突破
近日，《European Polymer Journal》（DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2024.112928）發(fā)表了法國里昂大學研究團隊關于聚丙烯基微泡泡沫材料的最新成果。研究首次對比了新型 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）在構建高性能離子網(wǎng)絡中的關鍵作用，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瓶頸
聚丙烯（PP）泡沫因輕質、高強度等特性被廣泛應用于包裝、隔音和隔熱領域，但其制備面臨兩大挑戰(zhàn)：
- 熔體強度低：PP 在熔融狀態(tài)下難以維持氣泡結構，導致泡沫易塌陷；
- 結晶度高：傳統(tǒng)發(fā)泡劑（如超臨界 CO?）在半結晶 PP 中的分散不均，難以形成均勻微孔結構。
傳統(tǒng)解決方案依賴鋅離子聚合物（Zn-Ionomer）通過離子交聯(lián)提升熔體強度，但存在加工復雜、環(huán)境適應性差等問題。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鍵材料。
二、關鍵創(chuàng)新：ChemFish 離子液體構建新型 LIonomers
研究團隊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）：非反應性離子液體，通過離子 - 偶極相互作用增強 PPgMA 的熔體黏度；
- AE?Br（1 - 氨基乙基 - 3 - 甲基咪唑溴化物）：含氨基的反應性離子液體，與 PPgMA 形成共價鍵，進一步強化離子網(wǎng)絡。
- 結構表征：
- FTIR 和 NMR 證實，AE?Br 通過氨基與 PPgMA 的酸酐基團形成化學交聯(lián)，而 E?DEP 通過離子對形成動態(tài)物理交聯(lián)；
- TEM 顯示，LIonomers 形成均勻的離子富集相（納米級簇狀結構），而傳統(tǒng) Zn-Ionomer 存在明顯相分離，凸顯 ILs 在調控多尺度結構中的優(yōu)勢。
三、性能突破：LIonomers vs. Zn-Ionomer
1. 熔體強度與發(fā)泡效率
- LIonomers 的顯著優(yōu)勢：
- 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 10? cells/cm3，是 Zn-Ionomer 的 5 倍，且泡孔尺寸均勻（平均直徑 < 50 μm）。
- 機制解析：
離子液體的動態(tài)交聯(lián)網(wǎng)絡在發(fā)泡過程中有效抑制氣泡合并，同時促進 CO?均勻分散，而 Zn-Ionomer 的剛性交聯(lián)導致氣泡生長受限。
2. 力學性能與環(huán)境適應性
- LIonomers 的協(xié)同效應：
- 引入 E?DEP 的 LIonomers 實現(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 因共價交聯(lián)，在高溫（120℃）下仍保持泡沫結構穩(wěn)定，優(yōu)于 Zn-Ionomer 的熱穩(wěn)定性。
四、ChemFish 產(chǎn)品的核心價值
- 試劑定制化優(yōu)勢：
ChemFish 提供的咪唑類離子液體具有高純度（>99%）和可調控官能團（如氨基、磷酸酯基），滿足不同交聯(lián)機制需求。例如，AE?Br 的氨基反應性確保了共價網(wǎng)絡的形成，而 E?DEP 的非反應性適配動態(tài)離子鍵構建。 - 產(chǎn)業(yè)應用潛力：
該研究證實，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)模化生產(chǎn)提供了經(jīng)濟可行的技術路徑。
五、未來展望
研究團隊指出，LIonomers 與 ChemFish 離子液體的結合有望推動以下領域發(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；
- 智能響應材料：通過設計 ILs 官能團，開發(fā)溫度 / 壓力響應型泡沫。
ChemFish 作為全球領先的離子液體供應商，始終致力于為科研與工業(yè)界提供高性能化學品。其產(chǎn)品已廣泛應用于高分子材料、催化和新能源領域，此次研究進一步驗證了其在先進聚合物加工中的關鍵作用。
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