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可自愈的聚氨酯胶黏剂!
2022年3月21日
自愈合材料,大家应该略有耳闻。当材料发生裂纹甚至断裂时,可以自我进行修复,这种功能可以大大延长材料的使用寿命。
  
  那么,在胶黏剂领域,是否也有可自愈合的产品呢?
  
  答案是肯定的,但目前很难在市面上找到商业化产品。
  
  然而,在学术界,可自愈的胶黏剂一直是研究的热点课题之一    。
  
  今天,我们介绍一下由北京大学科研团队研究的一种可自愈的聚氨酯胶黏剂技术。
  
  如上图所示,该聚氨酯胶黏剂薄膜上被刀片划了一道裂痕,在室温下静置1小时后,裂痕自动消失了,整个薄膜变得完好无缺。有裂痕的胶黏剂自愈合了!
  
  如果把愈合过程的环境温度提高,比如设定在60℃,裂痕在不到30min就可以消失不见。
  
  更神奇的是,这个聚氨酯胶膜即使被切割成两块,只需要将这两块胶膜轻轻叠放在一起,在室温条件下,两块胶膜竟然可以“破镜重圆”,如下图拉伸测试所示:
  
  由上述左图可见,这两片断开的聚氨酯胶膜,在重叠并静置60分钟后,断裂延伸率和断裂强度均可恢复到未断开前的初始值。
  
  上述右图则显示,这个胶膜被切割3次之后,依旧可以完全复原,也就意味着这种自愈能力是可以持久拥有的!
  
  同时,该聚氨酯胶膜对不锈钢和玻璃都表现出了不错的粘接力,如下图所示
  
  那么,这个可自愈合的聚氨酯胶膜究竟是怎么做到的呢?
  
  它的核心技术离不开一个关键成分:catechol boronic ester
  
  正是这个化学结构赋予了该聚氨酯胶膜的自愈合功能,原因在于catechol与1,4-phenylenediboronic acid两者之间形成的化学键是动态可逆的。
  
  该聚氨酯胶膜的制备过程如下所示:
  
  先用异氰酸酯与聚醚二元醇合成聚氨酯预聚物,接着和1,4-丁二醇与DADO扩链剂反应,制备出长链的线性聚氨酯。
  
  接着,把线性聚氨酯与1,4-phenylenediboronic acid在75℃下搅拌得到混合液。
  
  最后,浇铸在PTFE模具中,放置在80-120℃真空烘箱24h,得到聚氨酯胶膜。
  
  从上述的制备流程,可以预测到,配方中如果使用不同占比含量的扩链剂DADO和不同摩尔比例的1,4-phenylenediboronic acid,所制备的聚氨酯胶膜的力学性能、粘接性能和自愈能力都是有所差异的。                           (互联网)
 
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