基于幻影链模拟的不同官能度星型聚合物混合物所成聚合物网络的断裂

Fujiyabu 等人通过实验报道，将 3 臂星型预聚物混入 4 臂类似物中，相比仅由 4 臂星型聚合物组成的基础网络，可改善所得聚合物网络的韧性。针对该现象的机理，本研究对由臂长相等、臂数不同的星型支化预聚物混合物组成的聚合物网络进行了幻影链模拟，混合组合 (f_1,f_2 )=(3,4)、(3,6) 与 (3,8)，并取不同 f_1=3 预聚物分数 {\phi}_3。网络通过预聚物间的端基连接反应构建，采用布朗动力学方案追踪，并在不同转化率 {\phi}_c（从 0.6 到 0.9）下存储网络结构。凝胶化网络的圈秩 {\xi} 与平均场理论完全一致，表明所考察网络结构在统计上是公平的。网络通过能量最小化拉伸至断裂，获得包括断裂应变 {\epsilon}_b、断裂应力 {\sigma}_b、断裂功 W_b 及断链比例 {\phi}_bb 在内的断裂特征。将 {\epsilon}_b、{\sigma}_b/{\phi}_bb 与 W_b/{\phi}_bb 数据对 {\xi} 作图，大致遵循未混合基础网络所报道的通用曲线，意味着由 f_1=3 混合引起的断裂性能变化主要对应于 {\xi} 的降低。对于较大的 f_2 情形，混合相较基础网络略微抑制了 {\sigma}_b/{\phi}_bb 与 W_b/{\phi}_bb，原因在于无伸展器（仅两臂反应的预聚物）的网络链发生偏倚断裂。对断链的分析揭示了断链分子量对 {\xi} 依赖关系的一条新通用曲线。