探索胺-环氧杂化固化途径，以开发可拉伸、透明且疏水的环氧化天然橡胶纳米复合材料

《Macromolecular Rapid Communications》：Exploring Amine-Epoxy Hybrid Curing Route Toward Development of Stretchable, Transparent, and Hydrophobic Epoxidized Natural Rubber Nanocomposites

开发了一种新型交联策略，通过氢醌（HQ）作为共交联剂与氨基丙基聚二甲基硅氧烷（AP-PDMS）结合，实现天然橡胶环氧化（ENR）的交联，制备出兼具高透明度（≈1.56）、优异延展性（断裂延伸率≈800%）和低硬度的柔性纳米复合弹性体。研究系统考察了HQ负载量（0-5 wt%）和固化时间（1-8 h）对材料性能的影响，发现AP-PDMS通过氨基丙基与二氧化硅纳米粒子的界面相互作用，促进均匀分散并形成柔顺的弹性网络（玻璃转变温度-17.5°C）。3D响应面分析揭示了HQ含量与固化时间对力学性能的协同调控作用，该材料在保持低毒性和可 scalability 的同时，突破了传统硫化ENR弹性体的性能瓶颈，适用于对弹性、透明性和疏水性要求严苛的应用场景。

　　

摘要

本文探索了一种新的策略，利用氨基丙基封端的聚二甲基硅氧烷（AP-PDMS）对环氧化天然橡胶（ENR）进行交联，从而制备出柔软、透明且具有伸展性的混合弹性体。交联过程由氢醌（HQ）作为共交联剂催化，通过胺-环氧环开反应实现。系统研究了HQ添加量与交联时间对材料性能的影响。所得纳米复合材料表现出优异的柔韧性（断裂伸长率约为800%）和较低的硬度，优于传统的硫磺交联ENR。AP-PDMS中的柔性PDMS链与二氧化硅纳米颗粒形成了顺应性良好的混合网络，其玻璃化转变温度约为-17.5°C，显著扩展了材料的适用范围。AP-PDMS还通过其氨基丙基团与二氧化硅表面的相互作用，促进了二氧化硅纳米颗粒的均匀分散，从而形成了高度整合的纳米复合材料。由于折射率的兼容性和相分布的均匀性，该材料具有高光学透明度；同时PDMS段赋予了材料良好的疏水性。纳米压痕实验进一步证实了材料模量和硬度的降低，体现了其微观层面的柔软性。三维响应表面图展示了材料力学性能随HQ含量和交联时间的变化规律。这类新型混合ENR弹性体兼具伸展性、柔软性、透明性和疏水性，是适用于对弹性、透明性和表面性能要求极高的应用领域的理想候选材料，相比传统交联技术，它们具有低毒性和可扩展性的优势。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据获取声明

本研究的数据可向通讯作者提出合理请求后获取。