基于双动态键网络的聚氨酯改性环氧树脂的制备与应用：长链与柔性链的协同效应

《ACS Applied Polymer Materials》：Preparation and Application of Polyurethane-Modified Epoxy Based on a Synergistic Effect of Dual Dynamic Bond Networks with Long and Flexible Chains

本研究通过引入含酰胺基端环氧的聚脲（AETPU）并构建动态共价键/氢键双交联网络，制备出高韧性、自愈、可降解及可回收的改性环氧树脂。实验表明，添加50 wt% AETPU使断裂延伸率提升394.2%，韧性提高368.4%，同时保持强度和模量适度下降，120°C下1小时实现自愈，混合溶剂中快速降解。

　　

由于交联密度较高，环氧树脂总是存在脆性大、抗裂纹起始和扩展能力差的问题。在这项研究中，通过将长而柔性的链与动态共价键/氢键双重交联网络结合到环氧树脂中，成功制备出一种具有高韧性、自修复性、可降解性和可回收性的聚氨酯改性环氧材料。首先使用含有酰胺键的二醇（N,N-双(2-羟基乙基)-3-氨基丙酰胺，OH-AAM–OH）作为链延长剂，合成了带有酰胺基端环氧基团的聚氨酯（AETPU），然后将其引入环氧树脂网络中。研究了不同量AETPU对环氧树脂性能的影响。结果表明，添加AETPU可以提高改性环氧树脂的韧性、自修复能力、可降解性和可回收性。含有50% AETPU的EP50样品与纯环氧树脂相比，断裂伸长率提高了394.2%，韧性提高了368.4%，而拉伸强度仅降低了45.3%，杨氏模量降低了41.8%。随着AETPU含量的增加，材料的自修复性能得到提升；在120°C下修复1小时后，EP50样品上的划痕几乎消失。此外，EP50在室温下能够在二硫苏糖醇/N,N-二甲甲酰胺混合溶剂中快速降解。这种动态共价键/非共价键双重交联网络与长而柔性链的结合策略具有显著提升材料多种性能的潜力，为多功能环氧树脂的进一步开发奠定了基础。