为解决可生物降解聚乙醇酸（PGA）固有脆性高的问题，本研究提出了一种通过链缠结密度与拉伸应变协同调控制备高含量取向β晶型的新策略。研究团队利用环氧官能化共聚物扩链剂（CE）与PGA熔融共混，构建出具有不同链缠结密度的PGA/CEx体系，揭示了缠结网络密度与外场在调控分子链松弛、取向及多晶型竞争结晶中的关键作用。研究发现，在低缠结密度（νe<218 mol/m3）下，PGA分子链松弛迅速，应变诱导结晶与取向受限，结晶以α晶型为主。当缠结密度提升至218-378 mol/m3区间时，强链缠结网络有效抑制了取向链的松弛，薄膜取向度从24.3%增至37.6%；分子链高度取向可显著降低了β晶型的成核能垒，使得β晶型结晶度从15.7%迅速攀升至49.5%，而α晶含量基本保持不变。当缠结密度进一步增加（νe >378 mol/m3）时，尽管取向度仍有所提高，但过高的缠结限制了分子链运动能力，导致总体结晶度下降，并引发部分β晶（7/2螺旋构象）向α晶（平面锯齿构象）的构象转变。基于此，成功制备了β晶含量高达49.5%的PGA材料，并提出了链缠结密度（νe）与拉伸比（λ）协同调控PGA凝聚态结构的阶段性演化模型（如图1），为通过固态加工工艺实现PGA材料的轻质化（密度由α晶1.634 g/cm3 降至β晶1.512 g/cm3）与高韧性化（断裂伸长率提升至63.5%）提供了新的技术路径。
图1.不同缠结密度下PGA/CE共混物在固态热拉伸过程中取向与多晶型晶体结构演化的阶段性模型示意图
相关成果以题为“Highly Oriented Polymorphism in Polyglycolic Acid via Coupling of Chain Entanglement and Extensional Strain”发表于《Macromolecules》（影响因子：5.2）。江南大学汪健锋同学为论文第一作者，江南大学马丕明教授、钮德宇副教授为该论文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金（52403022，52373037）、江苏省基础研究计划（BK20241631）及中央高校基本科研业务费专项资金（JUSRP202501044）的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.5c03455
