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    四川大學夏和生教授:含雙重動態鍵的可重加工及室溫自修復聚氨酯彈性體
    2019-04-23  來源:高分子學報
    關鍵詞:自修復 聚氨酯

      聚合物材料在加工和使用過程中,外部刺激如熱、應力、輻照等對材料會產生不可逆的損傷,造成材料力學性能下降,使用壽命降低,從而導致資源的浪費。而修補、焊接等傳統修復方式只能從宏觀上恢復形貌,不能從微觀上修復損傷。因此具有主動自我修復能力的聚合物材料的合成也成為研究的熱門。通過分子設計,利用動態共價鍵或動態非共價鍵的斷裂重組實現材料愈合的本征型的自修復方式,具有可重復性,其研究也成為自修復材料研究的熱點。其中,動態共價鍵由于相互作用力較強,通過合理設計能夠獲得力學性能和修復性能均佳的材料。然而由于動態共價鍵中可逆鍵的斷裂重組需要在特定的外界刺激條件下(如光、熱、PH、氧化還原等)完成,因此實現在溫和、弱刺激條件下的修復在自修復材料研究中具有重要意義。

      聚氨酯作為一類常見的有機高分子材料,主要由兩種原料組成,一種是異氰酸酯,起著硬段的作用;另一種是多元醇,起著軟段的作用。通過調節軟段和硬段的種類和比例可以調節聚氨酯的許多性質,如玻璃化溫度、模量、彈性等。因而聚氨酯的性能可調范圍寬、適應性強,其制品在膠粘劑、涂料、纖維、彈性體、軟硬泡沫塑料、人造革等領域有著廣泛的應用。將動態共價鍵引入到聚氨酯材料中使其具有自修復功能,可以有效地延長材料的使用壽命,降低資源浪費。

    圖1 動態聚氨酯彈性體的修復示意圖

      四川大學夏和生教授課題組在《高分子學報》2019年第5期“動態共價鍵高分子”專輯(即將出版)的論文中制備了含Diels-Alder(D-A)鍵和二硫(S―S)鍵的雙重動態鍵的可重加工及室溫自修復的聚氨酯彈性體。在分子設計上采用高度柔性的PPG預聚物為基體材料,將D-A鍵和S―S鍵同時引入到二醇小分子中,制備得到了可重加工、室溫自修復的聚氨酯彈性體。該材料在引入了S―S鍵的同時,也增加了D-A鍵的含量,從而使力學性能提高。而動態鍵斷裂后形成的運動性能更強的短分子鏈,可以大大提高材料的修復效率,制備得到的聚氨酯材料在室溫下修復60 min后的修復效率達93%且循環四次修復效率仍高達90%以上。此外該聚氨酯材料可以通過無溶劑一鍋法制備,從而可以作為環境友好材料,具有廣泛的應用前景。

      鏈接地址

      http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/newcreate/gfzxb20190021wangzhanhua.pdf

      doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19021

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    (責任編輯:xu)
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