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科技日报2005年9月29日讯 塑料在我们生活中被广泛使用，因为它具有一定的硬度，常常被用做电子产品、行李箱、台灯等生活用品的外壳。不过，在获得硬度的同时塑料却缺乏柔韧性。怎样才能让汽车保险杆在碰撞后发生的变形重新恢复，而不是断为碎片；让笔记本电脑外壳能够承受轻微的碰撞；让弹性衣料能够抵御太阳光的伤害？以上这些，只要把一种微小的有弹性的小颗粒放入塑料矩阵中就可以实现。
宾夕法尼亚州立大学的科学家麦克正在研究这个项目，他说：“像聚丙烯、尼龙聚碳酸酯、环氧树脂等塑料很脆弱，容易破碎，生产厂商采取的解决方法往往是将橡胶材料混入塑料中，但这一做法存在不少问题。”比如很难控制两者的混合过程以及橡胶和塑料间的附着力。
8月29日，在美国化学学会第230届全国会议上，宾州州立大学科学家阐述了他们的新方法：将橡胶颗粒嵌入塑料矩阵。
研究人员使用的材料是聚乙烯烃——一种非常便宜而稳定的人工橡胶，它可以抵挡紫外辐射，常常被用于制作汽车轮胎侧壁。宾州州立大学的科学家并不是简单地制造微型聚烯烃颗粒，而是制造出一种“内核－外壳”结构，将聚烯烃橡胶聚合体和像刚毛一样的功能团一起卷成小球。这些功能团能够与塑料结合从而增强了橡胶与塑料的粘着力。
塑料和橡胶都是聚合体，但他们有一个明显的区别。塑料的玻璃转化温度相对较高——在该温度以下材料不再柔韧，变得像玻璃一样易碎。而橡胶特别是聚烯烃的玻璃转化温度却很低。麦克说：“轮胎在玻璃转化温度以上不会冻结，所以材料在这种环境温度下总是处于柔软状态，这能改善任何物质的柔韧性。”因此，把橡胶颗粒嵌入其它材料中可以吸收撞击时产生的部分能量，通过橡胶变形吸收能量，从而避免了在撞击中破裂。科研人员相信，如果他们把这种橡胶颗粒引入其它材料比如陶瓷中，这些橡胶也会起到相同的作用，制造出弹性陶瓷。
包裹着橡胶球的功能团可以被裁剪成各种大小的颗粒以适合塑料或陶瓷，从而妥善解决了使用未裁剪橡胶颗粒产生的粘着力问题。
制作橡胶颗粒的工作在一个罐子中完成，研究人员让橡胶成分与功能团互相交叉成微小的球形，然后加入表面活性剂——类似肥皂的化合物——使聚合体以及部分从表面伸出的功能团卷成球状。通过控制这一过程，研究人员就可以控制颗粒的大小。“内核－外壳”结构的颗粒大小可以在30纳米－10微米之间。
目前科学家已经为这种工艺申请了临时专利。 |
