Нові досягнення в поліуретанових матеріалах для надшвидкого ремонту

Розробка полімерних матеріалів зі здатністю до самовідновлення, щоб пошкоджені матеріали могли ефективно самовідновлюватися та регенерувати, є одним із засобів пом’якшення «білого забруднення». Однак важко реалізувати самовідновлення склоподібних полімерів при кімнатній температурі через високу щільність укладання молекул і заморожену мережу руху молекулярного ланцюга. Незважаючи на те, що в останні роки були зроблені прориви в склоподібних полімерних матеріалах, що самовідновлюються, низькі механічні властивості, складні методи ремонту та тривалий час ремонту ускладнюють його практичне застосування. Тому розробка високоефективних полімерних матеріалів, здатних швидко відновлюватися в склоподібному стані, безсумнівно, є серйозною проблемою.

Нещодавно команда професора Jinrong Wu з коледжу повідомила про скляний гіперрозгалужений поліуретан (UGPU), який можна швидко відновити при кімнатній температурі. У цій роботі дослідники отримали поліуретанові матеріали з ациклічними гетероатомними ланцюгами та гіперрозгалуженими структурами шляхом взаємодії методом зв’язаних мономерів. Ця унікальна молекулярна структура поєднує високу молекулярну рухливість гіперрозгалужених полімерів із множинними водневими зв’язками поліуретанів, утворюючи мережу водневих зв’язків високої щільності на основі зв’язків сечовини, уретанових зв’язків і розгалужених кінцевих гідроксильних груп. UGPU має міцність на розрив до 70 МПа, модуль зберігання 2,5 ГПа та температура склування, яка значно вища за кімнатну (53 ℃), що робить UGPU жорстким прозорим склопластиком.

UGPU має чудову здатність до самовідновлення, і він може реалізувати скляне самовідновлення під тиском. У той же час дослідники виявили, що надзвичайно мала кількість води, що наноситься на секцію УГПУ, значно прискорює швидкість ремонту. Це історичний рекорд для матеріалів, що самовідновлюються. Крім того, відремонтований зразок може витримати випробування на повзучість 10 МПа, що достатньо для виконання вимог швидкого ремонту та тривалого обслуговування після пошкодження структурних компонентів.