Novos avanços em materiais de poliuretano para reparo ultrarrápido

O desenvolvimento de materiais poliméricos com capacidade de autocura, de modo que os materiais danificados possam efetivamente se autocurar e se regenerar, é um dos meios para aliviar a "poluição branca". No entanto, é difícil realizar o auto-reparo de polímeros vítreos à temperatura ambiente devido à alta densidade de empilhamento molecular e à rede congelada de movimento da cadeia molecular. Embora avanços tenham sido feitos nos materiais poliméricos autocurativos vítreos nos últimos anos, as baixas propriedades mecânicas, os métodos de reparo complexos e o longo tempo de reparo dificultam sua aplicação prática. Portanto, o desenvolvimento de materiais poliméricos de alto desempenho, capazes de reparo rápido no estado vítreo, é sem dúvida um grande desafio.

Recentemente, a equipe do Prof. Jinrong Wu na Faculdade relatou um poliuretano hiperramificado vítreo (UGPU) que pode ser reparado rapidamente em temperatura ambiente. Neste trabalho, os pesquisadores obtiveram materiais de poliuretano com cadeias heteroatômicas acíclicas e estruturas hiperramificadas por meio da reação com o método do monômero acoplado. Esta estrutura molecular única combina a alta motilidade molecular de polímeros hiper-ramificados com as múltiplas ligações de hidrogênio dos poliuretanos para formar uma rede de ligações de hidrogênio de alta densidade baseada em ligações de ureia, ligações de uretano e grupos hidroxila terminais ramificados. UGPU tem uma resistência à tração de até 70 MPa, um módulo de armazenamento de 2,5 GPa e uma temperatura de transição vítrea muito superior à temperatura ambiente (53 ℃), o que torna o UGPU um plástico vítreo transparente rígido.

UGPU tem excelente capacidade de autocura e pode realizar autocura vítrea sob pressão. Ao mesmo tempo, os pesquisadores descobriram que quantidades extremamente pequenas de água aplicadas na seção da UGPU aceleraram significativamente a taxa de reparo. É um recorde histórico de materiais de autocura. Além disso, a amostra reparada pode resistir a um teste de fluência de 10 MPa, o que é suficiente para atender aos requisitos de aplicação de reparo rápido e serviço contínuo após danos aos componentes estruturais.