基于聚乳酸的动态聚合物网络：含可逆TPE基团的自修复涂层材料研究

本文系统研究了含热可逆键（二硫键/四苯乙烷）的PLA基动态网络聚合物，通过不同合成策略制备了具有高凝胶含量（97-98%）的聚氨酯交联体系。研究证实含TPE基团的网络在热修复性、机械强度（纳米压痕法测弹性模量）和耐溶剂性（CDCl3/DMSO）方面表现突出，为生物基环保涂层材料开发提供了新思路。

　　

亮点

材料

L,L-丙交酯（Corbion公司）和D,L-丙交酯（贝朗英格海姆公司）经异丙醇重结晶纯化。缩水甘油（GL, 96%, Sigma-Aldrich）通过真空蒸馏提纯。

二（三羟甲基丙烷）（diTMP, 97%, Sigma-Aldrich）溶于无水甲醇后经氢化钙干燥。4-羟基二苯甲酮（HBP, 98%）、双(2-羟乙基)二硫醚（HEDS, 工业级）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI, 99%）、无水乙二醇（EG, 99.8%）、2-溴乙醇（95%）均购自Sigma-Aldrich公司，直接使用。

PLA基网络的制备与表征

采用图1所示多种策略构建含可逆共价键的PLA基网络。所有方案均通过脂肪族二异氰酸酯或芳香族三异氰酸酯，将含多个羟基的低分子量PLA（其结构经核磁共振氢谱验证，谱图见附录图S1-S3）与含可逆键的低分子量二醇偶联而成。

结论

本研究通过不同合成路径制备了PLA基动态网络（聚酯-聚氨酯）。除PLA寡聚体外，网络中还引入含热可逆基团的二醇及多官能团异氰酸酯等构建单元。所得材料中，四种网络的可逆键与氨基甲酸酯基团密度相当，另一种网络的基团密度约为两倍。

不同的组分组合导致网络呈现差异化性能：含四苯乙烷（TPE）可逆基团的网络展现出最优异的机械硬度（纳米压痕法测定）和环境耐受性，其钢/陶瓷基材附着力测试表明具备涂层应用潜力。更有趣的是，网络中的TPE基团使材料在升温时可实现划痕自修复，这为开发智能防护涂层提供了关键特性。