近日，《European Polymer Journal》（DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2024.112928）发表了法国里昂大学研究团队关于聚丙烯基微泡泡沫材料的最新成果。研究首次对比了新型 Li - 离子聚合物（LIonomers）与传统锌离子聚合物（Zn-Ionomer）在泡沫制备中的性能差异，并揭示了咪唑类离子液体（ImILs）在构建高性能离子网络中的关键作用，为环保型泡沫材料的工业化生产开辟了新路径。该咪唑类离子液体由湖南嘉航东京公司CHEMFISH TOKYO提供。

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0014305724001897

一、研究背景：泡沫材料制备的技术瓶颈

        聚丙烯（PP）泡沫因轻质、高强度等特性被广泛应用于包装、隔音和隔热领域，但其制备面临两大挑战：

1. 熔体强度低：PP 在熔融状态下难以维持气泡结构，导致泡沫易塌陷；
2. 结晶度高：传统发泡剂（如超临界 CO₂）在半结晶 PP 中的分散不均，难以形成均匀微孔结构。
   传统解决方案依赖锌离子聚合物（Zn-Ionomer）通过离子交联提升熔体强度，但存在加工复杂、环境适应性差等问题。而离子液体（ILs）因其可定制的阴阳离子组合，被视为突破瓶颈的关键材料。

二、关键创新：ChemFish 离子液体构建新型 LIonomers

        研究团队通过将马来酸酐接枝聚丙烯（PPgMA）与ChemFish 提供的咪唑类离子液体结合，开发出新型 LIonomers：

• 试剂选择：
  • E⁺DEP（1 - 乙基 - 3 - 甲基咪唑磷酸二乙酯）：非反应性离子液体，通过离子 - 偶极相互作用增强 PPgMA 的熔体黏度；
  • AE⁺Br（1 - 氨基乙基 - 3 - 甲基咪唑溴化物）：含氨基的反应性离子液体，与 PPgMA 形成共价键，进一步强化离子网络。
• 结构表征：
  • FTIR 和 NMR 证实，AE⁺Br 通过氨基与 PPgMA 的酸酐基团形成化学交联，而 E⁺DEP 通过离子对形成动态物理交联；
  • TEM 显示，LIonomers 形成均匀的离子富集相（纳米级簇状结构），而传统 Zn-Ionomer 存在明显相分离，凸显 ILs 在调控多尺度结构中的优势。

三、性能突破：LIonomers vs. Zn-Ionomer

       1. 熔体强度与发泡效率

• LIonomers 的显著优势：
  • 含 10 wt% AE⁺Br 的 LIonomers 熔体黏度较纯 PPgMA 提升 300%，接近 Zn-Ionomer 水平；
  • 在超临界 CO₂发泡中，LIonomers 泡沫的泡孔密度达 10⁹ cells/cm³，是 Zn-Ionomer 的 5 倍，且泡孔尺寸均匀（平均直径 < 50 μm）。
• 机制解析：
  离子液体的动态交联网络在发泡过程中有效抑制气泡合并，同时促进 CO₂均匀分散，而 Zn-Ionomer 的刚性交联导致气泡生长受限。

        2. 力学性能与环境适应性

• LIonomers 的协同效应：
  • 引入 E⁺DEP 的 LIonomers 实现刚度（弹性模量提升 40%）与拉伸性（断裂伸长率提升 60%）的平衡；
  • 含 AE⁺Br 的 LIonomers 因共价交联，在高温（120℃）下仍保持泡沫结构稳定，优于 Zn-Ionomer 的热稳定性。

四、ChemFish 产品的核心价值

• 试剂定制化优势：
  ChemFish 提供的咪唑类离子液体具有高纯度（>99%）和可调控官能团（如氨基、磷酸酯基），满足不同交联机制需求。例如，AE⁺Br 的氨基反应性确保了共价网络的形成，而 E⁺DEP 的非反应性适配动态离子键构建。
• 产业应用潜力：
  该研究证实，使用 ChemFish 离子液体可简化 LIonomers 制备流程（无需额外交联剂），降低能耗 30% 以上，为绿色泡沫材料的规模化生产提供了经济可行的技术路径。

五、未来展望

        研究团队指出，LIonomers 与 ChemFish 离子液体的结合有望推动以下领域发展：

• 环保包装：替代传统聚苯乙烯泡沫，减少白色污染；
• 新能源材料：用于电池隔膜的高韧性泡沫基板；
• 智能响应材料：通过设计 ILs 官能团，开发温度 / 压力响应型泡沫。

        ChemFish 作为全球领先的离子液体供应商，始终致力于为科研与工业界提供高性能化学品。其产品已广泛应用于高分子材料、催化和新能源领域，此次研究进一步验证了其在先进聚合物加工中的关键作用。