高强度本征型自修复聚氨酯材料研究进展

摘要

聚氨酯(PU)是一类具有高柔韧性和耐久性的弹性体聚合物,由多元醇与异氰酸酯通过加成聚合反应制备而成,广泛应用于工业、电子产品、建筑、运输和医疗等领域。引入自修复性能可为PU的使用寿命提高和可回收性做出巨大贡献。然而自修复要求聚合物分子链具有较高的运动能力,其引入往往会带来材料机械性能的下降,导致高强度自修复PU制备一直面临挑战。汇总了近年来高强度本征型自修复PU材料研究的思路与成就,总结了由多种相互作用力控制的自修复机制在平衡机械性能和可修复性的重要性。梳理了自修复PU的增强方式,首先是最常用的纳米填料增强,主要包括碳纳米管和石墨烯等碳基填料来提高自修复PU的力学性能;其次是利用特殊的分子设计方式,将富含氢键的基团引入侧链或主链中,通过提高氢键的密度使PU表现出优异的机械性能,实现高机械强度与高自愈合效率的共同突破;最后是控制“微相分离”,通过调节PU中的软基体与硬畴的分离程度,平衡材料的机械性能和自修复能力,获得高强度自修复PU。在此基础上,对目前各类增强方式存在的问题进行了对比和分析,并对高强度本征型自修复PU的发展方向和应用前景做出了展望。