一种高强高韧自修复聚氨酯弹性体:通过多重氢键及其堆积作用实现微相结构的精确调控（英文）

作者：范诚杰; 黄子纯; 李蓓; 肖文霞; 郑恩; 杨科珂^*; 王玉忠

来源：Science China-Materials, 2019, 62(08): 1188-1198.

自修复材料具有优异的使用安全性、更长的寿命、节能和对环境更低的影响等优势,因此受到研究者高度关注.超分子相互作用以其优异的可逆性和对环境刺激的快速响应性,在自修复材料中得到广泛应用.但如何通过合理的分子结构设计获得兼具优异机械性能和自修复能力的高分子材料仍是研究者面临的巨大挑战.本文通过将脲基嘧啶酮(UPy)基团引入到聚丙二醇(PPG)链段中,并精确调控其微相结构,得到了一种强韧的可自修复聚氨酯弹性体PPG-mUPy.聚合物链段中的UPy基团通过二聚形成四重氢键,不仅可以诱导相分离从而形成软硬段结构,还可通过π-π堆积相互作用,在环境温度下形成稳定的微晶,进一步提高聚氨酯材料的机械强度.此外,柔性PPG链段上氨基甲酸酯基团之间存在的弱氢键,赋予了材料超韧特性.通过温度调控启动微晶熔融,释放UPy的可逆特性,赋予材料优异的自修复性能.通过调控PPG链段长度、各组分含量及微观形态,得到综合性能最优样品PPG1000-mUPy50%,其拉伸强度可达20.62 MPa,强度修复效率可达93%.该方法为开发高强高韧自修复高分子材料提供了新的思路.

• 单位
  高分子材料工程国家重点实验室; 四川大学