长期以来,机械坚固的聚合物材料一直被认为不能实现自愈合,但最近的研究发现,具有极高机械强度的聚醚硫脲(PTUEG3)玻璃聚合物,即使在常温下也能自愈合。然而,需要注意的是,PTUEG3在高湿度下会吸水,并被塑化而失去机械强度,而湿敏增塑是含极性基团聚合物普遍存在的问题。
鉴于此,日本东京大学Takuzo Aida报道了通过引入含有二环己基甲烷(Cy2M)的10 mol% TUCy2M共聚单元,合成了一种新型聚醚硫脲自愈玻璃聚合物P(TUEG3-co-TUCy2M)。
文章要点
1)研究发现,这种材料即使在高湿度下也能保持机械强度,其中含量极低的Cy2M基团会堆叠在富TUEG3的自愈聚合物结构域中,从而形成耐湿、非共价交联的3D网络。有趣的是,对比共聚物P(TUEG3-co-TUC8),即使疏水性TUC8的含量达到了30mol%,在暴露于高湿度时也会显著丧失其机械强度。
2)湿度诱导塑化问题普遍存在于氢键聚合物材料,特别是当它们被期望在保持高机械稳定性的同时自愈合的时候。而使用Cy2M堆积策略为机械增强湿敏自愈合聚合物材料提供了一种通用策略,其只需低含量即可,因此不太可能恶化其他重要性能。
参考文献
Yuta Fujisawa, et al, Mechanically Robust, Self-Healable Polymers Usable under High Humidity: Humidity-Tolerant Noncovalent Cross-Linking Strategy, J. Am. Chem. Soc., 2021
DOI: 10.1021/jacs.1c06494
https://doi.org/10.1021/jacs.1c06494