南京大学胡文兵教授课题组 Macromolecules:双轴拉伸结晶时的应力松弛不利于热塑性弹性体产品的力学性能

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在国家自然科学基金委项目支持下，南京大学胡文兵教授课题组采用动态蒙特卡罗分子模拟方法，将前期探究应力松弛对均聚物双轴拉伸诱导结晶影响（Sun, R.; Mi, R.; Luo, W.; Hu, W.* Polymer stress relaxation in biaxially stretching-induced crystallization. Polymer, 2025, 328, 128446）的体系拓展至两嵌段共聚物，深入探讨了双轴拉伸过程中应力松弛对软-硬嵌段热塑性弹性体两种极端情形下硬段结晶行为的影响。

2026年2月26日，相关研究成果以“Role of Stress Relaxation in Biaxially Stretching-Induced Crystallization of Hard Segments in Thermoplastic Elastomers”为题发表于美国化学会核心期刊Macromolecules上。

他们通过对比有/无应力松弛的平行案例，模拟了浓相（硬段平行高浓堆叠）和稀相（硬段交替稀疏堆叠）这两种极端硬段微畴尺寸分布条件下的双轴拉伸诱导结晶行为（如图1所示）。

图1. 两嵌段共聚物浓相（上）和稀相（下）在有/无应力松弛条件下的双轴拉伸初始态和终态快照。蓝色圆柱体表示软段不可结晶键，黄色圆柱体表示硬段可结晶键，橙色球表示链端。

研究发现，应力松弛加速了聚合物分子内模式结晶成核，产生更多的晶核，并显著抑制了最终结晶度，进而导致生成更多更小的晶粒（如图2所示），这意味着稀相微畴对物理交联点的贡献减少，其受力变形时通过熔融-重结晶过程吸收能量的能力也减弱，从而将显著降低热塑性弹性体材料的杨氏模量、屈服强度和韧性。

图2. 两嵌段共聚物浓相（左）和稀相（右）在有/无应力松弛条件下的双轴拉伸终态结晶硬段快照。

该研究揭示了应力松弛对双轴拉伸诱导结晶产品力学性能的消极作用。结果表明，工业生产中可尽量采用更快的双轴拉伸和成型发泡速度，从而有效降低应力松弛的程度及其影响。这不仅符合高效生产的需求，更是保证产品质量的关键。这一发现为优化热塑性弹性体加工工艺、制备高质量薄膜和泡沫产品提供了理论指导。

原文链接：

https://www.doi.org/10.1021/acs.macromol.5c03602

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