基于咪唑脲键和铜离子配位键的自愈合聚氨酯
2023-09-05张幼维朱文凡游正伟
中国材料进展 2023年7期
张幼维,朱文凡,李 闯,杨 磊,玉 姣,游正伟
(1.东华大学材料科学与工程学院 纤维材料改性国家重点实验室,上海 201600)
(2.江苏万盛大伟化学有限公司,江苏 泰兴 225400)
(3.辽宁石油化工大学 辽宁省新型微纳米功能材料研究重点实验室,辽宁 抚顺 113001)
1 前 言
良好的分子结构可调性使聚氨酯材料可以制备成不同性能的材料,以适用于生物医学等不同需求的应用领域[1]。但是在聚氨酯材料的长期使用过程中,外应力作用下的损伤会使其力学性能下降,降低材料的使用寿命,甚至有可能造成安全隐患[2]。因此赋予聚氨酯材料自愈合能力具有重要意义。研究表明,通过合理的分子设计,将动态共价键(动态氨酯键[3]、动态脲键[4]、狄尔斯-阿尔德反应加成物[5]和动态二硫键[6]等)与动态非共价键(氢键[7]、金属配位键[8]、主客体相互作用[9]、离子相互作用[10]和π-π相互作用[11]等)引入到聚氨酯分子链中,有望赋予它自愈合性能。
近年来,利用聚氨酯中的核心结构氨基甲酸酯键的动态性来构建含有动态氨酯键的自愈合材料引起了越来越广泛的关注,比如动态酚氨酯键[12,13]和动态肟氨酯键[14-22]等。脲键也是聚氨酯中常见的结构,尽管它因具有稳定的共轭结构而难以实现裂解,研究人员发现引入大位阻基团有望破坏共轭稳定性,进而构建具有动态性的受阻脲键[23]。
本工作利用2,2-二咪唑甲烷(BIM)和聚四氢呋喃二醇(PTMG)与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)的反应合成了含有动态咪唑脲键(BIMU)的自愈合聚氨酯弹性体(BIMU-LPU)。咪唑环的吸电子作用削弱了脲键的稳定性,使咪唑脲键具有可逆裂解/重组的动态性[24];……
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