基于二硫键和氢键的自修复聚氨酯弹性体的制备、改性及其应用

摘要

以聚丙二醇(PPG)为软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段构建聚氨酯主链,然后将1,4-丁二醇(BDO)和2,2’-二氨基二苯二硫醚(DTDA)作为扩链剂嵌入聚氨酯主链中,制备一种具有高强度、刺激条件温和且能快速修复的基于二硫键和氢键协同作用的聚氨酯(PU)弹性体。采用红外光谱、拉曼光谱、热分析、力学测试及光学显微观察对其结构和性能进行表征,研究了软硬段比、修复时间和修复温度对PU力学性能和自修复性能的影响。实验结果发现,所制备的PU具有很高的断裂伸长率(2398%)、断裂强度(8.84MPa)以及抗穿刺性能。同时PU在温和的刺激条件下具有优异的自修复性能,其修复效率与修复时间和修复温度呈正比,硬段质量分数为44.26%的试样经70℃加热3h后,断裂强度可恢复到原始试样的92.7%。再处理试验的结果表明,该PU可以通过热压实现循环利用,回收率高达98.8%。此外,该自修复PU弹性体可作为柔性基底应用于可穿戴传感器来监测人体肢体运动。