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Effects of Composition and Cure Parameters on the Mechanical and Optical Properties of Silicone/Methacrylate Hybrid Elastomers
Macromolecules ( IF 5.1 ) Pub Date : 2024-08-28 , DOI: 10.1021/acs.macromol.4c00462 Anthony J. Silvaroli 1 , Victoria Chang 2 , Tyler R. Heyl 2 , Jeremy M. Beebe 3 , Dongchan Ahn 3 , Shane Mangold 3 , Brian Clark 3 , Muzhou Wang 2 , Kenneth R. Shull 1
Macromolecules ( IF 5.1 ) Pub Date : 2024-08-28 , DOI: 10.1021/acs.macromol.4c00462 Anthony J. Silvaroli 1 , Victoria Chang 2 , Tyler R. Heyl 2 , Jeremy M. Beebe 3 , Dongchan Ahn 3 , Shane Mangold 3 , Brian Clark 3 , Muzhou Wang 2 , Kenneth R. Shull 1
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Hybrid silicone–organic materials offer an alternative formulation for tough, silicone based elastomers. While such systems can be synthesized using a simple UV-copolymerization scheme between end-functional polydimethylsiloxane (PDMS) and methacrylate monomers, the unique morphologies of the resulting materials complicate the establishment of clear structure–property relationships. In this work, we study the effects of composition and cure parameters on the mechanical and optical properties of PDMS/polymethacrylate hybrid elastomers. We observed that differences in the mixing thermodynamics between methacrylate and silicone components lead to hybrid materials with substantially different properties. Based on the observed trends, we further argue that both increases in UV curing intensity and PDMS chain length reduce the graft density in these hybrids, leading to shared changes in stiffness, extensibility, and transparency. Lastly, we characterize the linear and nonlinear viscoelasticity of these networks to relate the presence of mechanical dissipation to improved toughness.
中文翻译：
组成和固化参数对有机硅/甲基丙烯酸酯杂化弹性体机械和光学性能的影响
混合有机硅材料为坚韧的有机硅弹性体提供了替代配方。虽然可以使用末端官能化聚二甲基硅氧烷（PDMS）和甲基丙烯酸酯单体之间的简单紫外共聚方案合成此类系统，但所得材料的独特形态使清晰的结构-性能关系的建立变得复杂。在这项工作中，我们研究了成分和固化参数对 PDMS/聚甲基丙烯酸酯杂化弹性体机械和光学性能的影响。我们观察到，甲基丙烯酸酯和有机硅组分之间的混合热力学差异导致混合材料具有显着不同的性能。根据观察到的趋势，我们进一步认为，UV 固化强度和 PDMS 链长度的增加都会降低这些杂化材料中的接枝密度，从而导致刚度、延展性和透明度的共同变化。最后，我们描述了这些网络的线性和非线性粘弹性，将机械耗散的存在与韧性的提高联系起来。
更新日期：2024-08-28
中文翻译：
组成和固化参数对有机硅/甲基丙烯酸酯杂化弹性体机械和光学性能的影响
混合有机硅材料为坚韧的有机硅弹性体提供了替代配方。虽然可以使用末端官能化聚二甲基硅氧烷（PDMS）和甲基丙烯酸酯单体之间的简单紫外共聚方案合成此类系统，但所得材料的独特形态使清晰的结构-性能关系的建立变得复杂。在这项工作中，我们研究了成分和固化参数对 PDMS/聚甲基丙烯酸酯杂化弹性体机械和光学性能的影响。我们观察到，甲基丙烯酸酯和有机硅组分之间的混合热力学差异导致混合材料具有显着不同的性能。根据观察到的趋势，我们进一步认为，UV 固化强度和 PDMS 链长度的增加都会降低这些杂化材料中的接枝密度，从而导致刚度、延展性和透明度的共同变化。最后，我们描述了这些网络的线性和非线性粘弹性，将机械耗散的存在与韧性的提高联系起来。
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