水性聚氨酯不僅具有優異的機械性能和多種功能，還具有無毒、無溶劑的優點，被廣泛應用于涂料、油墨、粘合劑和涂飾材料等多個領域。但是水性聚氨酯材料在使用過程中不可避免地會遭受損壞或斷裂，這會嚴重影響材料的使用壽命并造成資源浪費。盡管動態鍵賦予材料自修復性能可延長其使用壽命，但是同時具有優異機械性能和自修復效率的水性聚氨酯仍然是一個很大挑戰。
受蜘蛛網穩定網絡結構的啟發，四川大學金勇教授團隊提出在線性自修復水性聚氨酯中引入適量的化學交聯和動態交聯，形成雙交聯網絡體系；其中主鏈上的化學交聯可以保持聚合物網絡結構的穩定性并提高材料的機械性能，而側鏈上的動態交聯可以使聚合物鏈保持較好的動態性，通過控制兩種交聯體系的比例，使材料在較高力學性能下滿足材料的自修復性能。文中所制備的雙交聯網絡水性聚氨酯薄膜具有優異的機械性能、令人滿意的伸長率和快速的自修復效率。此外，材料具備的可回收性能和抗菌性能還可進一步增加材料的應用場景。
金勇教授團隊長期圍繞水凝膠、離子凝膠、聚氨酯等基材開發了各種性能和多種特色功能傳感材料（J. Mater. Chem. A, 2021, 9, 23916–23928、Chemical Engineering Journal 438 (2022) 135596、Nano Energy 104 (2022) 107962、Chemical Engineering Journal 456 (2023) 141082、ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 39120?39131、ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 35469?35482、Chemical Engineering Journal 476 (2023) 146840、Adv. Funct. Mater. 2023, 2301921）。
圖1. 雙交聯網絡水性聚氨酯制備示意圖。
圖2. 雙交聯網絡水性聚氨酯結構表征和乳液性能。
圖3. 雙交聯網絡水性聚氨酯力學性能表征。
圖4. 雙交聯網絡水性聚氨酯自修復性能表征。
圖5. 雙交聯網絡水性聚氨酯抗菌性能表征。
圖6. 基于雙交聯網絡水性聚氨酯溫度/光傳感器的應用展示。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.148994
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