傳統的聚氨酯因其優異的力學性能著稱,應用于人們生活的方方面面,但它卻是一種絕緣體,無法滿足在現代智能應用方面的需求,這大大限制了它的發展。常見的導電聚氨酯通常是添加固體或液體的導電填料,然而,外加填料會影響聚氨酯的透明度、力學性能和耐環境性等。更糟糕的是,導電填料與聚氨酯的相容性差,也會導致復合材料的穩定性差,如漏液、龜裂、相分離等。上述問題將對導電聚氨酯的進一步應用,如制造智能器件、光學設備等產生一定的負面影響。因此,制備高透明度、高穩定性、無固體填料脫落和液體填料泄漏的導電聚氨酯仍然是一個挑戰。
該工作主要的特點是:
(1)采用DES(HEMS: ChCl)與HEMA封端的聚氨酯預聚體一步共聚法制備導電聚氨酯(圖1)。DES作為一種透明液體導電填料,在體系中起到了雙重作用:一是作為導電添加劑,二是通過共價鍵作為聚合物網絡的一部分來增強力學性能。此外,DES與聚氨酯之間的共價鍵作用將提高所形成的導電聚氨酯的穩定性和相容性。這為導電聚氨酯的合成提供了一種新的途徑。
(2)無液體的導電聚氨酯具有高的透明度(約93.3%)、易于加工任何宏觀或微觀結構(圖2)、力學性能好(70%應變時約14.99 MPa)、抗凍(約-20℃)(圖3)、耐溶劑(十多種常用溶劑)(圖4)、導電性好(約3.78×10-5 S cm-1)(圖5)等一系列優點。



圖5 導電聚氨酯的離子導電性和壓力傳感性能
該工作是本課題組關于低共熔溶劑(DES)構筑功能性聚合物研究工作的最新研究進展。在過去兩年中,本課題組進行了基于DES構筑了具有不同溫敏性能的PNIPAM水凝膠的相關研究(Eur. Polym. J. 2022, 173, 111266; Macromol. Chem. Phys. 2021, 222, 2000301)。

原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.2c15356
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