热力学活化下聚合物交联的分子机制
化学物理
2025-07-30 v1 材料科学
软凝聚态物质
摘要
开发高效且通用的聚合物交联策略对于先进材料设计至关重要，尤其是针对聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等困难基质。传统的交联剂如二乙基苯（DVB）通常需要高温活性剂，且在饱和烃基聚合物上兼容性差。相比之下，双二氮仪（BD）交联剂通过利用热力或光化学发生的碳烷中间体，实现对C-H键的高度选择性嵌入，显示出巨大的潜力。本文采用密度泛函理论（DFT）为电子结构计算，阐明了BD介导的交联在PE、PP和PS上的分子机制与能量特征。我们展示，BD通过低自由能垒实现高效共价链接，使其在无催化剂、对聚合物链长不敏感的情况下即可在中等温度下完成交联。此外，BD对PP中次级C-H键以及PS中次碳C-H键表现出选择性反应性。比较分析表明，BD相较于DVB在饱和聚合物上的性能显著提升，反应时间缩短数个数量级。我们的发现提供了BD交联剂反应性的原子尺度见解，为下一代基于C-H活化的通用交联技术奠定了机械学基础。
引用
@article{arxiv.2507.21143,
title = {Molecular Mechanisms of Polymer Crosslinking via Thermal Activation},
author = {Javed Akhtar and Jogeswar Chhatria and Sooraj Kunnikuruvan and Satyesh K. Yadav and Tarak K. Patra},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.21143},
year = {2025}
}