基于Fe配位键自修复聚氨酯的制备与性能

作     者：任龙芳 张晨 余思杰 强涛涛 

作者机构：陕西科技大学轻工科学与工程学院 轻化工程国家级实验教学示范中心 

出 版 物：《精细化工》 (Fine Chemicals)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：陕西省教育厅科学研究计划-青年创新团队项目（23JP010） 陕西省重点科技创新团队（2020TD-009） 西安市未央区科技计划项目（202307） 

主　　题：聚氨酯 自修复能力 金属配位 力学性能 功能材料 

摘      要：为了提高聚氨酯(PU)胶膜的力学性能与自修复能力，以2，6-二氨基吡啶(DAP)为扩链剂合成了PU样品(PU-DAP)，其通过与Fe3+配位交联，制备了一系列自修复聚氨酯(PU-DAP/Fe3+)胶膜。采用FTIR、XPS、TGA、DSC对PU-DAP/Fe3+进行了表征，评价了PU-DAP/Fe3+的自修复性能(力学性能、自愈合效率)，通过偏光显微镜(POM)、AFM对其自修复情况与相分离程度进行了观察。结果表明，Fe3+能与DAP和酰胺基团上的氮和氧配位，形成的配位交联结构有效地提高了PU-DAP/Fe3+的热稳定性。当n(DAP)∶n(Fe3+)=2∶1时，制备的PU-DAP/Fe3+2∶1胶膜的机械性能与自修复性能最佳，其热分解温度比PU-DAP提高了17.15 ℃，拉伸强度与自愈合效率分别为5.16 MPa和93.2%，室温修复36 h划痕几乎完全消失。原因在于：PU-DAP体系中引入的强弱金属配位键及分子链间的氢键在室温下可以动态断裂与重组，从而形成新的网络结构；此外，较低的玻璃化转变温度(–48.3 ℃)确保了分子链在较低温度下的柔性运动，促使了断开的金属配位键又重新缔合而恢复到接近原始状态。