摘要
聚氨酯材料在受到损伤后，使用寿命会大幅度下降。为了解决这一问题，自修复聚氨酯材料应运而生，它可以自主修复受损伤的部位，大大地增加了聚氨酯材料的使用寿命。聚氨酯材料的自修复效率和机械性能一直是一对矛盾关系，一般提高了自修复效率，机械性能就会降低。经过大量的研究发现，聚氨酯材料当中的动态可逆氢键可以解决这一问题。 我们不仅在聚氨酯弹性体中引入应力诱导结晶效应(SIC)，会产生一种力学响应自增强效应，对弹性体进行同步增强增韧，而且在弹性体中引入了足够多的氢键，有利于提高聚氨酯弹性体的机械性能。同时在聚氨酯弹性体中引入松散堆砌的硬段结构，使聚合物链段具有较强的移动能力，有利于聚氨酯材料的自愈。 通过合理的相调控值获得了具有较高机械性能和优异自修复效率的聚氨酯弹性体。 (1)选用间苯二甲胺(MXDA)、4，4-二氨基二环己基甲烷(HMDA)分别和碳酸乙烯酯(EC)发生开环反应，合成了含有两个氨基甲酸酯基团的二醇扩链剂BDM(含苯环)、BDH(含两个环己基)。经过傅里叶红外光谱(FT瓜)和核磁共振氢谱(1Hl州R)证明了BDM、BDH的成功合成。经溶解实验发现，BDM和BDH均可完全溶解在四氢呋喃(THE)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，这为基于BDM和BDH扩链剂合成聚氨酯弹性体提供了可能。 (2)将BDM、BDH引入到聚氨酯主链中，制备出了两种具有高强度和高自愈效率的热塑性聚氨酯弹性体。选用数均分子量为1000的聚四氢呋喃醚二醇(PT砸G)作为聚合物二元醇，利用其SIC效应对弹性体实现同步增强和增韧。通过对R值(定义为预聚体中异氰酸酯基团与羟基的摩尔比，NCO/OH)调控，在聚氨酯链段中引入长硬段和短硬段的特殊结构，有利于SIC效应的产生。BDM、BDH和4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)中含有的较大位阻，使聚氨酯弹性体的硬段堆砌较为松散，有利于弹性体自愈。制备出的BDM.1.7和BDH.1.7弹性体，具有较高的拉伸强度(20.554-0.9MPa、37.07±1.7MPa)、韧性(83.51±2.0MJ/m3、118.81±5.1MJ/m3)、耐穿刺性(195.99mJ、626.99mJ)、粘接性能(4.59MPa、4.82MPa)和较高的自修复效率。这两种弹性体也具有较为优异的耐盐酸碱性，可在较为复杂的环境中使用。这些优异的综合性能使得这两种弹性体可应用于防护涂层、胶粘剂等多个工程领域。 (3)选用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和PTMEG合成预聚体，N，N’-二甲基-1，3-丙二胺(EA)作为扩链剂，在弹性体中引入多层次氢键赋予弹性体优异的自修复效率和力学强度。通过合理调控R值进一步调控硬段含量制备出了综合性能优异的EA-2.1弹性体，它具有优异的拉伸强度(31.27±1.2MPa)、断裂伸长率(1493±30％)、韧性(124.09±7.0MJ/m3)、穿刺能(316.62mJ)和较为优异的综合修复效率。EA-2.1弹性体还具有较好的粘接性能而且也具有优异的耐盐酸碱性。EA-2.1弹性体具有优异的综合性能，使得EA自修复聚氨酯脲弹性体可以有较为广泛的应用前景。
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