热塑性聚氨酯在大拉伸变形下超强回弹性和耗散的分子机理

朱淑泽，Nikolaos Lempesis, Pieter J. in ' t Veld, Gregory C. Rutledge，大分子，文章尽快, 2018年。https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.7b02367

热塑性聚氨酯(tpu)是大量应用的有用材料，部分原因是其出色的弹性和在大机械变形下耗散能量的能力。然而，在分子水平上对这些机械性能起源的机制理解仍然是难以捉摸的，这主要是由于这些材料的复杂，异质结构，这是由化学上不同的片段分离成硬和软域引起的。在这项工作中，分子模拟被用于识别由4,4 ' -二苯基甲烷二异氰酸酯和正丁二醇(硬段)和聚(四亚甲基氧化物)(软段)组成的普通热塑性聚氨酯在大拉伸变形下的机械响应机制，具有原子分辨率。该模拟采用了先前为半晶聚合物建立的间相蒙特卡罗方法构建的层状叠加模型，该模型模拟了硬域和软域之间的界面区，其中桥、环和尾的热力学严格分布。分子水平的机制，负责产量，增韧，和穆林斯效应的报告。我们已经发现了几种不同的屈服和塑性流动机制，我们将其分类为(i)空化，(ii)链拔出，(iii)局部熔化与剪切带形成，以及(iv)块滑移。这些机构的活动取决于软畴中链的拓扑结构和加载方向(例如，平行或垂直于界面)。从循环加载中获得了关于增韧机制和马林斯效应的进一步见解，其中机制ii至iv被发现是不可逆的，并解释了热塑性聚氨酯在大拉伸应变下的优越回弹性和耗散。