Nanostructures, Linear Rheological Responses, and Tunable Mechanical Properties of Microphase-Separated Cellulose-graft-Diblock Bottlebrush Copolymer Elastomers

材料科学 共聚物 原子转移自由基聚合 小角X射线散射 弹性体 粘弹性 高分子化学 侧链 热塑性弹性体 聚合 甲基丙烯酸甲酯 聚丁二烯 复合材料 化学工程 聚合物 散射 光学 物理 工程类
作者
Huanjuan Sun,Xuehui Wang,Quan Chen,Zhigang Wang
出处
期刊:Biomacromolecules [American Chemical Society]
卷期号:24 (8): 3647-3656 被引量:5
标识
DOI:10.1021/acs.biomac.3c00386
摘要

A series of cellulose-graft-diblock bottlebrush copolymer elastomers (cellulose-graft-poly(n-butyl acrylate)-block-poly(methyl methacrylate) (Cell-g-PBA-b-PMMA)) with short side chains were synthesized via successive atom transfer radical polymerization (ATRP) to study the influence of varying compositions and lengths of the graft diblock side chains on microphase morphologies and properties. The microphase-separated morphologies from misaligned spheres to cylinders were observed by atomic force microscopy (AFM) and small-angle X-ray scattering (SAXS) measurements. These bottlebrush copolymer elastomers possessed thermal stability and enhanced mechanical properties because the PMMA outer block could self-assemble into hard microdomains, which served as physical cross-links. The viscoelastic responses of these bottlebrush copolymers within the linear viscoelastic (LVE) regime were carried out by the oscillatory shear rheology. The time-temperature superposition (tTs) principle was applied to construct the master curves of the dynamic moduli, and the sequential relaxation of dense bottlebrush copolymers with different PMMA hard outer block lengths was analyzed. The rheological behaviors in this work could be utilized to build up the connection of microstructures and properties for the application of these bottlebrush copolymers as high-performance thermoplastic elastomers.
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