碳纳米管与马来酸镁协同构筑兼具形状记忆与导电功能的EPDM/PP热塑性硫化胶

研究人员通过动态硫化技术将碳纳米管(CNT)与马来酸镁(MgMA)/马来酸酐(MAH)相容剂共混，成功制备出兼具优异形状记忆性能(Rf达96.0%)和高导电性(1.6×10?4 S·cm?1)的EPDM/PP热塑性硫化胶(TPV)，为智能材料开发提供新策略。

　　

在智能材料领域，形状记忆聚合物(SMP)因其能在外界刺激下恢复初始形状的特性备受关注，但传统EPDM/PP热塑性硫化胶(TPV)存在功能单一、导电性差等瓶颈。如何在不损害材料机械性能的前提下，赋予TPV多重功能特性成为研究热点。

针对这一挑战，国内研究人员创新性地将碳纳米管(CNT)与马来酸镁(MgMA)/马来酸酐(MAH)相容剂体系相结合，通过动态硫化工艺制备功能化TPV。研究采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱和扫描电镜(SEM)证实了CNT羟基与聚合物链上酸酐基团的成功反应，这种化学相互作用不仅改善了CNT在基体中的分散性，更构建了稳定的导电网络。

关键技术包括：1) 原位反应法实现MgMA/MAH对EPDM/PP的界面增容；2) 熔融共混过程中CNT的梯度添加策略；3) 通过流变仪精确控制动态硫化工艺参数。

研究结果显示：

1. CNT与酸酐的界面反应：SEM显示相容化TPV M5C2中CNT分散均匀，形成连续网络结构，其拉伸强度比未相容化的TPV M0C2提高37%。
2. 形状记忆性能：TPV M5C1展现出最佳形状记忆效应，形状固定率(R_f)达96.0%，恢复率(R_r)为93.9%，这归因于MgMA强化了EPDM交联网络与PP结晶相的协同作用。
3. 导电性能突破：TPV M5C8电导率达1.6×10^?4 S·cm^?1，证实CNT网络的有效构建，且MAH嫁接反应未破坏CNT共轭结构。

这项发表于《Polymer》的研究开创性地通过"化学反应锚定-物理网络构筑"双机制，解决了导电填料分散性与功能保持的固有矛盾。所开发的TPV材料在柔性电子、智能传感器等领域具有应用潜力，其设计思路为多功能聚合物复合材料开发提供了新范式。Mengmeng Xu和Chengzhong Zong的研究还揭示：MgMA的引入可优化相界面应力传递效率，这一发现对高性能弹性体设计具有普适性指导意义。