基于聚己内酯-蒙脱土纳米复合体系的热塑性聚氨酯自修复材料性能优化研究

本文推荐：该研究创新性地采用聚己内酯(PCL)作为本征自修复剂，结合蒙脱土(MMT)纳米颗粒增强，开发出具有优异自修复性能的热塑性聚氨酯(TPU)复合材料。实验表明含37wt.% PCL(120°C/40min修复)和3wt.%纳米粘土的样品展现最佳性能：拉伸强度提升74%(10.6→18.5MPa)，兼具理想疏水性、玻璃化转变温度(Tg)和形状记忆效应。

　　

Highlight

材料选择：本研究采用意大利E-Paflex公司生产的热塑性聚氨酯(TPU)作为基体材料，该弹性体属于饱和聚酯型TPU。选用分子量60,000的聚己内酯(PCL)构建自修复系统，这种源自ε-己内酯单体的热塑性聚酯熔程60-65°C，断裂伸长率高达1700%。

机械性能

拉伸测试显示：未添加纳米颗粒的TPCL0样品强度最低(10.6MPa)，添加1wt.%纳米颗粒后升至13.3MPa。当纳米粘土含量达3wt.%时，材料展现最优机械性能，较纯TPU-PCL体系强度提升74%，证实纳米颗粒的显著增强效果。

Conclusion

本研究通过溶剂浇铸法制备了基于可逆键的本征自修复TPU体系，其中PCL(28/37/44wt.%)作为修复剂，蒙脱土纳米颗粒(1/3/5wt.%)作为增强相。实验证实37wt.%PCL含量配合3wt.%纳米粘土的配方在120°C修复40分钟后，不仅实现最高力学强度(18.5MPa)，同时优化了表面疏水性、T_g和形状记忆性能。电镜分析揭示当纳米粘土含量>3wt.%时，颗粒团聚会导致性能下降。