聚苯乙烯-聚二甲基硅氧烷,PS-PDMS,聚二甲基硅氧烷-PS,PS-聚二甲基硅氧烷
聚苯乙烯-聚二甲基硅氧烷(Polystyrene-Polydimethylsiloxane,简称PS-PDMS)是一类通过化学接枝或嵌段共聚形成的复合高分子材料,其分子链由聚苯乙烯(PS)链段与聚二甲基硅氧烷(PDMS)链段通过共价键连接而成,也被称为硅烷改性聚苯乙烯。这种“拼接”结构赋予了它两种母体材料的核心优势,成为材料科学领域极具应用潜力的新型复合材料。
从分子结构来看,PS-PDMS的分子骨架呈现“分段式”特征:聚苯乙烯链段由重复的苯乙烯单元(-CH₂-CH(C₆H₅)-)构成,分子间作用力强,赋予材料刚性和力学强度;聚二甲基硅氧烷链段则以硅氧键(-Si-O-)为主链,侧链连接甲基(-CH₃),分子链柔顺性极佳。两种链段通过偶联剂(如含乙烯基的硅烷偶联剂)实现化学连接,避免了共混材料常见的相分离问题。
物理化学特性上,PS-PDMS实现了“刚柔并济”:其拉伸强度可达15-25MPa,接近纯聚苯乙烯,而断裂伸长率较纯PS提升3-5倍,兼具良好的加工流动性。化学稳定性优异,耐酸碱(pH 2-12范围稳定)、耐有机溶剂,同时PDMS链段赋予其低表面能(表面张力约22-28mN/m)和优异的耐高温性,长期使用温度可达-50℃至150℃。
功能应用中,PS-PDMS的复合特性被充分挖掘:在微机电系统(MEMS)中,它作为微流控芯片基材,既有无机硅材料的低吸附性(减少生物样本黏附),又有PS的易加工性;在涂料领域,其乳液可制备防污耐磨涂层,用于船舶外壳或医疗器械表面;在生物医学中,改性后的PS-PDMS可作为细胞培养支架,兼顾细胞附着性与材料透气性。
实验合成中,常用“原子转移自由基聚合(ATRP)”实现精准共聚:以溴代聚苯乙烯为大分子引发剂,在Cu催化剂作用下引发二甲基硅氧烷单体聚合,通过调控两种单体的投料比,可精确控制链段长度。目前该材料的研究热点集中在功能化改性,如引入亲水基团提升生物相容性,或接枝荧光分子用于环境检测,为其拓展至智能材料领域奠定基础。



