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  結晶熱塑性彈性體如烯烴嵌段共聚物、聚氨酯、聚酯-聚醚和聚酰胺-聚醚等，兼具橡膠彈性和塑料可重復加工性，是一類應用廣泛的高分子材料。在其薄膜加工和發泡成型時，雙軸拉伸速率或發泡快慢所帶來的應力松弛影響著硬段結晶及最終熱塑性彈性體產品的力學性能，其微觀機制尚不清楚。

  在國家自然科學基金委項目支持下，南京大學胡文兵教授課題組采用動態蒙特卡羅分子模擬方法，將前期探究應力松弛對均聚物雙軸拉伸誘導結晶影響（Sun, R.; Mi, R.; Luo, W.; Hu, W.* Polymer stress relaxation in biaxially stretching-induced crystallization. Polymer, 2025, 328, 128446）的體系拓展至兩嵌段共聚物，深入探討了雙軸拉伸過程中應力松弛對軟-硬嵌段熱塑性彈性體兩種極端情形下硬段結晶行為的影響。

  2026年2月26日，相關研究成果以“Role of Stress Relaxation in Biaxially Stretching-Induced Crystallization of Hard Segments in Thermoplastic Elastomers”為題發表于美國化學會核心期刊Macromolecules上。

  他們通過對比有/無應力松弛的平行案例，模擬了濃相（硬段平行高濃堆疊）和稀相（硬段交替稀疏堆疊）這兩種極端硬段微疇尺寸分布條件下的雙軸拉伸誘導結晶行為（如圖1所示）。

圖1. 兩嵌段共聚物濃相（上）和稀相（下）在有/無應力松弛條件下的雙軸拉伸初始態和終態快照。藍色圓柱體表示軟段不可結晶鍵，黃色圓柱體表示硬段可結晶鍵，橙色球表示鏈端。

  研究發現，應力松弛加速了聚合物分子內模式結晶成核，產生更多的晶核，并顯著抑制了最終結晶度，進而導致生成更多更小的晶粒（如圖2所示），這意味著稀相微疇對物理交聯點的貢獻減少，其受力變形時通過熔融-重結晶過程吸收能量的能力也減弱，從而將顯著降低熱塑性彈性體材料的楊氏模量、屈服強度和韌性。

圖2. 兩嵌段共聚物濃相（左）和稀相（右）在有/無應力松弛條件下的雙軸拉伸終態結晶硬段快照。

  該研究揭示了應力松弛對雙軸拉伸誘導結晶產品力學性能的消極作用。結果表明，工業生產中可盡量采用更快的雙軸拉伸和成型發泡速度，從而有效降低應力松弛的程度及其影響。這不僅符合高效生產的需求，更是保證產品質量的關鍵。這一發現為優化熱塑性彈性體加工工藝、制備高質量薄膜和泡沫產品提供了理論指導。

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