塑料再加工是实现高效循环利用的便捷方式,其中水塑加工作为一种便捷的低能耗再加工方式,为塑料的可持续加工提供了新思路。目前已有研究通过水分子塑化作用成功实现了塑料室温成型,然而考虑到水塑加工过程中聚合物-聚合物、聚合物-水分子相互作用的竞争平衡,现有水塑性体系仍存在优异机械性能和便捷再加工性的制约关系,从而限制了相关材料的进一步发展和应用。
东华大学武培怡/侯磊研究团队近期提出了一种水介导相分离演化策略,通过不同水合状态下材料机械性能与再加工特性的解耦,开发出兼具优异机械性能与室温可任意加工特性的水塑性塑料。具体而言,在低水合状态下,材料呈现"海-岛"相分离结构,形成具有优异机械强度的玻璃态塑料。在完全水合状态下,水诱导的"海-岛"向双连续相分离转变促使该塑料转化为黏弹性面团态,便于重塑为任意形状,实现室温再加工(图1)。值得注意的是,通过拉伸成型工艺使塑料展现出高达211.2 MPa的断裂应力和5.6 GPa的杨氏模量。该策略为实际承重场景下高性能可持续塑料的设计提供了新思路。
(图1:兼具高机械性能和可室温再加工的聚合物材料)
相关研究成果近期以《水介导相分离演化制备兼具高机械强度与室温可再加工性的聚合物材料》(Water-mediated phase separation evolution towards mechanically robust yet room-temperature reprocessable polymer materials)为题发表在《物质》(Matter)上。东华大学化学与化工学院硕士研究生李啸为文章第一作者,通讯作者为武培怡教授和侯磊副研究员。该研究工作得到了国家自然科学基金、国家先进印染技术创新中心科研基金、中央高校基本科研业务费专项资金的资助与支持。
原文链接:https://www.cell.com/matter/abstract/S2590-2385(25)00142-0