青岛科技大学：生物基δ-己内酯与L-丙交酯制备热塑性弹性体突破性进展

在之前的工作中，青岛科技大学沈勇/李志波团队利用强碱/脲二元催化体系实现了δ-己内酯和L-丙交酯的顺序开环聚合，制备得到聚乳酸-b-聚(δ-己内酯)-b-聚乳酸(PLLA-b-PδCL-b-PLLA)三嵌段共聚物，其中PLLA150-b-PδCL700-b-PLLA150表现出热塑性弹性体的性质，具有较高的拉伸强度，断裂伸长率和回弹性(Angew. Chem. Int. Ed., 2022, 61(16), e202201407)。在前期工作的基础上，该团队通过制备系列PLLA-b-PδCL-b-PLLA三嵌段共聚物(图1), 系统地讨论了共聚物的分子量、硬段体积分数和立体结构对热塑性弹性体的微相分离结构和力学性质的影响。

图1 聚乳酸-b-聚(δ-己内酯)-b-聚乳酸三嵌段共聚物的合成路线

通过对三嵌段共聚物进行拉伸性质研究，结果表明：0.3<fhard<0.45的样品表现出弹性体行为(图2), fhard<0.23的样品力学性能较差，共混样品(tpe-6+tpe-7)表现出热塑性塑料的行为。0.3<fhard<0.45的样品具有较高的断裂强度(σb="10~20" mpa)、高断裂伸长率(εb="600~1000%)。通过改变三嵌段共聚物的分子量和硬段体积分数可以调控样品的力学性质。</fhard

图2 TPE-1、TPE-2、TPE-3的拉伸曲线

图3  以50 mm·min-1的速率拉伸TPE-6至100%应变进行循环拉伸试验

该工作中制备得到的生物基热塑性弹性体的力学性质可媲美部分牌号的商品化SBS和SIS，未来有望应用于生物医药领域如药物载体、人造肌肉等。在硬段体积分数较小时，三嵌段共聚物与环氧大豆油混合后可作为压敏胶使用。

青岛科技大学化工学院博士研究生王丽颖为论文第一作者，沈勇/李志波教授为论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金，山东省泰山学者人才工程以及国家重点研发计划项目的资助。