一种高强高韧的自修复聚氨酯弹性体

    自修复材料具有优异的使用安全性、更长的寿命、节能和对环境更小的影响等优势，受到研究者高度关注。超分子相互作用以其优异的可逆性和对环境刺激的快速响应性，在自修复材料中得到广泛应用。但如何通过合理的分子结构设计获得兼具优异机械性能和自修复能力的高分子材料仍是研究者面临的巨大挑战。

    本室通过将脲基嘧啶酮（UPy）基团引入到聚丙二醇（PPG）链段中，通过精确调控其微相结构得到了一种强韧的可自修复的聚氨酯弹性体PPG-mUPy。聚合物链段中的UPy基团通过二聚形成四重氢键，不仅可以诱导相分离形成软硬段结构，还可通过π-π堆积相互作用形成在环境温度下稳定的微晶，进一步提高了聚氨酯材料的机械强度。此外，柔性PPG链段上氨基甲酸酯基团之间存在的弱氢键，赋予了材料超韧特性。通过温度调控启动微晶熔融释放UPy的可逆特性，赋予材料优异的自修复性能。通过调控PPG链段长度、各组分含量及微观形态，得到了综合性能最优的样品PPG₁₀₀₀-mUPy^50%，其拉伸强度可达20.6MPa，强度修复效率可达93%。该方法为开发高强高韧自修复高分子材料提供了新的思路。该文发表在Science China Materials，第一作者是范诚杰同学。

图1 (a) UPy二聚体聚集和解离；(b) PPG-mUPy的示意图

图2 PPG₁₀₀₀-mUPy^50%自修复性能测试

原文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s40843-019-9422-7