基于双硫键和氢键协效的高性能自修复聚氨酯脲的研制

作者：王玉龙; 胡国胜^*; 张静婷; 白静静; 吕秦牛; 李振中

来源：化工进展, 2021, 40(01): 324-331.

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2020-0512

• 双硫键
• 氢键
• 聚氨酯脲
• 自修复
• 胱氨酸二甲酯

为解决自修复弹性体同时具有优异的力学性能和自修复性能的矛盾,首先将原料胱氨酸(CYS)进行甲酯化得到含双硫键的二胺扩链剂胱氨酸二甲酯(CDE),然后以聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)为软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和CDE为硬段,固定摩尔比为1∶3∶2,采用两步法制备了自修复聚氨酯脲(SH-PUU)弹性体,并对SH-PUU进行了红外光谱测试、拉曼光谱测试、力学性能测试、自修复性能测试、划痕修复微观形貌观察、应力松弛和动态力学性能测试。实验结果表明:SH-PUU的软段和硬段的玻璃化转变温度分别为-38.5℃和77.6℃,微相分离程度较高,SH-PUU具有良好的力学性能,拉伸强度为13.6MPa,断裂伸长率达531.3%;同时SH-PUU具有高效的自修复能力,试样在经过80℃修复2h后,基于拉伸强度的自修复效率达到97.1%,SH-PUU的力学性能和自修复性能达到较好的平衡。SH-PUU的高自修复能力是由动态双硫键和氢键协效增强引起的,其通过加热方式的自修复机理为:SH-PUU中的动态双硫键在80℃发生可逆交换反应,SH-PUU中的氢键在低于100℃时会重新形成。

• 单位
  中北大学; 太原工业学院