自修复聚氨酯弹性体材料研究方面取得新进展
《聚氨酯弹性体静动态力学性能及本构关系的研究》

《聚氨酯弹性体静动态力学性能及本构关系的研究》篇一一、引言聚氨酯弹性体作为一种高性能的聚合物材料,在众多领域中得到了广泛的应用。
其独特的力学性能,包括静动态力学性能,使得聚氨酯弹性体在橡胶、塑料、涂料以及生物医学等多个领域有着不可替代的作用。
为了更深入地了解其力学特性及本构关系,本文对聚氨酯弹性体的静动态力学性能及本构关系进行了详细的研究。
二、聚氨酯弹性体的静力学性能研究聚氨酯弹性体的静力学性能主要包括其在静态负载下的形变和应力响应。
在实验中,我们采用了一系列不同硬度的聚氨酯弹性体样品,通过静态拉伸试验,得到了其应力-应变曲线。
实验结果表明,聚氨酯弹性体在静态负载下表现出良好的弹性和较高的拉伸强度。
随着硬度的增加,其拉伸强度和模量也相应提高。
此外,我们还发现聚氨酯弹性体在形变过程中表现出明显的非线性行为,这与其独特的分子结构和微观结构密切相关。
三、聚氨酯弹性体的动力学性能研究与静力学性能不同,动力学性能主要研究的是材料在动态负载下的响应。
我们通过动态力学分析(DMA)技术,对聚氨酯弹性体在不同频率、不同温度下的动态性能进行了研究。
实验结果显示,聚氨酯弹性体在动态负载下表现出良好的能量吸收能力和优异的阻尼性能。
此外,其动态模量和内耗随温度和频率的变化呈现出明显的变化规律,这为其在振动控制、隔音材料等领域的应用提供了重要的理论依据。
四、聚氨酯弹性体的本构关系研究本构关系是描述材料应力-应变关系的数学模型。
为了更好地描述聚氨酯弹性体的力学行为,我们采用了超弹性本构模型(如Neo-Hookean模型、Yeoh模型等)对其进行了研究。
通过对比不同模型的拟合效果,我们发现Yeoh模型能够较好地描述聚氨酯弹性体的应力-应变关系。
此外,我们还发现聚氨酯弹性体的本构关系受其硬度、温度和频率等因素的影响。
因此,在实际应用中,需要根据具体的使用条件选择合适的本构模型。
五、结论通过对聚氨酯弹性体的静动态力学性能及本构关系的研究,我们得到了以下结论:1. 聚氨酯弹性体在静态和动态负载下均表现出良好的力学性能;2. 聚氨酯弹性体在形变过程中表现出明显的非线性行为,其硬度、温度和频率等因素对其力学性能和本构关系产生影响;3. Yeoh模型能够较好地描述聚氨酯弹性体的应力-应变关系,为其在不同领域的应用提供了重要的理论依据;4. 在实际应用中,需要根据具体的使用条件选择合适的本构模型和材料。
自修复高分子材料的研究进展及应用

摘要:自修复高分子材料是能够自动地修复破损、恢复材料原有性质的一类材料.自修复高分子材料仿照 生物损伤愈合原理,可以自行发现裂纹并借助某一原理愈合,目前其在社会各个领域中广泛应用.随着技术 的不断发展,自修复高分子材料在涂层涂料、可穿戴电子设备、医用自修复水凝胶、电池电解池等方面备受关注。
本文对自修复高分子材料的结构原理以及基于这种材料产生的新技术以及其应用进行综述。
关键词:高分子材料;自修复材料;研究进展文章编号:2096-4137 ( 2019 ) 21-084-04 DOI: 10. 13535/j. cnki. 10-1507/n. 2019. 21. 02■文/梁淑淇修宾高升子iFil 料的册穽逬展及应用0引言高分子材料是目前应用最广泛的新材料之一,包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶黏剂和高分子基复 合材料。
高分子材料凭借分子量 高、质量轻、易加工、绝缘性能好等优异性能,成为当代人生活中不可或缺的部分。
但相比于传统金属材料,高分子材料存在强度不 高、加工使用过程中易受机械损伤和老化等问题。
日常生活中所使用 的各种材料一旦出现破损几乎再难以恢复如初,并且这种破损会逐渐扩大以致最终无法使用。
随着人们生活水平的提高,对高分子材料的 性能要求也随之提高。
近几年来, 开发具有良好机械性能的自修复高分子材料引起越来越多科研人员的 关注。
自修复又称自愈合,是生物的重要特征之一。
高分子材料的自修 复指使材料能够自然地自动修复破 损、恢复正常功能的性质。
自修复高分子材料主要的优点有:①自动发生,无须监测,节省人力;②降低材料运营期间的维修养护成本; ③延长了材料的使用年限;④满足 社会环境友好的需求,减少了外加添加剂对环境的污染。
1自修复高分子材料作用机理1.1外源型自修复高分子材料外源型可分为微胶囊型和微 脉管网络型2类。
2001年,White 等提出累微胶囊自修复体系:将环氧树脂作为基底,用麻醛树脂作为外 壳并在其中包裹修复单体戊二烯二 聚体(治愈剂)的微胶囊,将这种 微胶囊和Grubbs 催化剂分散于环氧树脂基体中。
混凝土自修复材料的研究现状与发展趋势

混凝土自修复材料的研究现状与发展趋势一、前言混凝土自修复材料是指在混凝土中添加具有自修复能力的物质,可以在混凝土受到损伤时自动修复,使混凝土的性能得以恢复甚至提高。
自修复技术是一种重要的保护和修复混凝土结构的方法,可以提高混凝土的耐久性和延长其使用寿命。
本文将对混凝土自修复材料的研究现状和发展趋势进行探讨。
二、自修复材料的分类自修复材料主要分为微生物修复材料、化学修复材料、物理修复材料和智能修复材料四类。
1. 微生物修复材料微生物修复材料是指在混凝土中添加具有自修复能力的微生物或其代谢产物,可以通过微生物代谢作用实现混凝土的自修复。
微生物修复材料的主要优点是具有较好的环境适应性和自我繁殖能力,但其自修复速度较慢,需要较长的修复时间。
2. 化学修复材料化学修复材料是指在混凝土中添加具有自修复能力的化学物质,可以通过化学反应实现混凝土的自修复。
化学修复材料的主要优点是自修复速度快,但其修复效果受环境因素影响较大,容易受到水分、温度等因素的影响。
3. 物理修复材料物理修复材料是指在混凝土中添加具有自修复能力的物理材料,可以通过物理变化实现混凝土的自修复。
物理修复材料的主要优点是自修复效果较好,但其自修复速度较慢,需要较长的修复时间。
4. 智能修复材料智能修复材料是指具有自感应、自诊断、自修复等智能功能的材料,可以根据外部环境变化自动进行修复。
智能修复材料的主要优点是自修复速度快、效果好,但其制备成本较高。
三、自修复材料的研究现状混凝土自修复材料的研究始于20世纪80年代,发展至今已有数十年的历史。
目前,国内外学者对混凝土自修复材料的研究已取得了一定的成果。
1. 微生物修复材料的研究现状微生物修复材料的研究主要集中在微生物的筛选、培养和添加量的确定等方面。
目前,已经筛选出了一些具有自修复能力的微生物,如硝化细菌、硫化细菌等。
研究表明,添加适量的微生物可以显著提高混凝土的自修复能力。
2. 化学修复材料的研究现状化学修复材料的研究主要集中在自修复材料的种类、添加量和反应机理等方面。
基于热可逆Diels-Alder反应的自修复聚氨酯研究

基于热可逆Diels-Alder反应的自修复聚氨酯研究基于热可逆Diels-Alder反应的自修复聚氨酯研究自修复材料是一种具有自愈合能力的材料,能够在受损后自动修复并恢复其功能。
近年来,自修复材料一直受到广泛关注,并在许多领域得到了应用,例如电子设备、航空航天和汽车工业。
聚氨酯是一种常用的聚合物,其独特的力学性能和化学稳定性使其成为研究自修复材料的理想选择。
基于热可逆Diels-Alder反应的自修复聚氨酯通过热诱导的化学反应来实现自修复能力。
Diels-Alder反应是一种具有独特的热可逆性质的反应,能够在适当的温度条件下进行断裂和重组。
这种反应的热可逆性使其成为自修复材料非常有利的选择。
为了制备一个具有自修复能力的聚氨酯材料,首先需要合成一个可实现Diels-Alder反应的功能单元。
一种常用的方法是引入二烯和丙烯酸单体,通过热诱导的Diels-Alder反应形成一个热可逆的交联结构。
这种交联结构的热动力学和动力学特性可调,可以通过调节材料的成分和反应条件来获得不同的自修复性能。
研究表明,自修复聚氨酯材料的性能受到许多因素的影响,例如交联密度、交联结构和结晶度等。
高交联密度会导致材料的刚性增加,降低自修复能力。
交联结构的选择也对自修复性能有很大影响,一些交联结构能够提供更高的自修复效率。
另外,自修复聚氨酯材料的结晶度也对其自修复性能有显著影响。
高结晶度的材料可以提供更好的自修复效果,因为结晶区域能够提供更多的交联点。
此外,研发自修复聚氨酯材料的关键是实现反应的热可逆性。
首先要选择合适的二烯和丙烯酸单体,以确保反应具有适当的活化能和反应速率。
其次,需要确定适当的反应条件,包括温度和时间,以确保Diels-Alder反应能够在合适的条件下进行。
最后,还需要考虑材料的稳定性和降解性能,以确保其在长期使用过程中能够保持自修复能力。
总结起来,基于热可逆Diels-Alder反应的自修复聚氨酯材料具有很大的应用潜力。
2024年聚氨酯弹性体市场分析现状

聚氨酯弹性体市场分析现状1. 引言聚氨酯弹性体是一种具有优异物理性能和化学稳定性的材料,广泛应用于汽车、建筑、家具等行业。
本文将对聚氨酯弹性体市场的现状进行分析,包括市场规模、市场动态、竞争态势等方面。
2. 市场规模聚氨酯弹性体市场在过去几年中保持了较快的增长。
根据市场研究机构的数据,2019年全球聚氨酯弹性体市场规模达到X亿美元。
预计到2025年,市场规模将达到Y亿美元,年复合增长率为Z%。
3. 市场动态3.1 市场驱动因素聚氨酯弹性体市场的增长主要受到以下几个因素的推动:•汽车行业的发展:聚氨酯弹性体在汽车内饰、减震器等方面有广泛应用,随着全球汽车产量的增加,对聚氨酯弹性体的需求也在逐渐增长。
•建筑行业的需求:聚氨酯弹性体在建筑中的隔热、保温等方面有应用潜力,特别是在节能建筑领域,对聚氨酯弹性体的需求将持续增加。
•家具行业的发展:随着人们对舒适性和耐用性的要求越来越高,聚氨酯弹性体在家具领域的应用也越来越广泛。
3.2 市场挑战聚氨酯弹性体市场也面临一些挑战:•原材料成本:聚氨酯弹性体的生产需要使用一些高价的原材料,原材料价格的波动对企业的生产成本造成了一定的压力。
•环境问题:聚氨酯弹性体的生产和使用过程中会排放一些有害物质,对环境造成一定的影响。
因此,环保要求的提高可能对聚氨酯弹性体产业造成一定的限制。
4. 竞争态势聚氨酯弹性体市场存在较大的竞争压力。
主要竞争者包括:•企业A:该企业在聚氨酯弹性体领域具有技术优势和市场渗透能力。
其产品性能稳定,被广泛应用于多个行业。
•企业B:该企业在聚氨酯弹性体领域有一定的市场份额,其产品品质一直以来都得到市场认可。
•新兴企业C:随着行业的发展,越来越多的新兴企业进入聚氨酯弹性体市场,加大了市场的竞争程度。
5. 市场前景聚氨酯弹性体市场具有较好的发展前景。
随着汽车、建筑、家具等行业的不断发展,对聚氨酯弹性体的需求将继续增加。
同时,随着技术的进步,聚氨酯弹性体产品的性能将不断提高,开拓更多的应用领域。
聚氨酯弹性体的研究现状及发展

参考文献 [1] 山西省化工研究所编.聚氨酯弹性体手册 [M] .北京:化学工
业出版社, 材料科学与工程出版中心, 2001:2~7. [2] 山西太原化工研究所编Leabharlann 聚氨酯弹性体 [M] .北京:化学工业
出版社, 1983:10~23. [3] 李绍雄, 刘益军 . 聚氨酯树脂及其应用 [M] . 北京:化学工业
我国自 20 世纪 50 年代末就开始了聚氨酯弹性体 的研究工作, 60 年代以聚酯多元醇为基础的混炼型聚 氨酯弹性体中试成功, 初步研制了基于聚醚多元醇及 聚酯多元醇的浇注型聚氨酯弹性体, 70 年代混炼型聚 氨酯弹性体投入生产, 浇注型聚氨酯则处于中试规模, 先后研制成功聚酯型和聚醚型热塑性聚氨酯弹性体, 聚酯型聚氨酯弹性体开始小规模生产。那时的产品主 要用于国防工业及尖端科研领域, 如作为导弹和人造 卫星的配套材料等。从 20 世纪 80 年代起, 中国的聚氨 酯工业进入蓬勃发展时期, 聚氨酯制品品种、生产能力
基于动态共价键自修复的光固化高分子材料研究进展

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 7 期基于动态共价键自修复的光固化高分子材料研究进展余希希1,张金帅2,雷文1,刘承果2(1 南京林业大学理学院, 江苏 南京 210037;2 中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏 南京 210042)摘要:光固化技术的高效、适应性广、经济、节能与环境友好等特点使得近年来光固化高分子材料在人类生产生活中被广泛应用。
然而,光固化高分子材料的结构稳定性使得材料表面或内部一旦出现破损便难以修复,造成大量资源浪费与环境污染。
动态共价键可以在外界刺激作用下(光照、加热等)发生可逆的断裂和重组,从而导致分子拓扑结构的动态调整,赋予光固化高分子材料结构可调整、可循环利用和自修复性能等。
本文综述了近些年来基于酯键、Diels-Alder 反应、二硫键、硼酸酯键、位阻脲键等可逆共价键自修复的光固化高分子材料设计与制备,对近年来不同类型动态共价键光固化高分子材料的优缺点和应用进行了评述,最后指出动态共价键光固化高分子材料力学性能的弱势以及基于动态共价键修复的单一性,并对该领域未来的研究方向作了展望。
关键词:动态共价键;修复;光固化;聚合物;合成中图分类号:TB381 文献标志码:A 文章编号:1000-6613(2023)07-3589-11Research progress of self-healing photocuring polymeric materials basedon dynamic covalent bondsYU Xixi 1,ZHANG Jinshuai 2,LEI Wen 1,LIU Chengguo 2(1 College of Science, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, Jiangsu, China; 2 Institute of Chemical, Industry ofForest Products, Chinese Academy of Foresty, Nanjing 210042, Jiangsu, China)Abstract: Photocuring technology is highly efficient, adaptable, economical, energy-saving and environmentally friendly, making photocuring polymeric materials widely used in human production and life in recent years. However, the structural stability of Photocuring polymeric polymers makes it difficultto repair the materials once they are broken on the surface or inside, resulting in a large amount of wasted resources and environmental pollution. Dynamic covalent bonds can be reversibly broken and reorganized under the action of external stimuli (light, heating, etc .), which leads to dynamic adjustment of molecular topology and gives light-cured polymer materials structural adjustability, recyclability and self-healing properties. This paper reviewed the design and preparation of photocuring polymeric materials based on ester bonds, Diels-Alder reaction, disulfide bonds, borate ester bonds, site-resistant urea bonds and other reversible covalent bond self-repairs in recent years, summarized the advantages, disadvantages andapplications of different types of dynamically covalently bonded photocuring polymeric materials in recent综述与专论DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1608收稿日期:2022-08-31;修改稿日期:2022-10-23。
基于Diels-Alder反应的聚氨酯自修复材料设计及研究进展

・
氨
酯
工
业
2 0 1 7年 第 3 2卷 第 4期
201 7 . Vo 1 . 3 2 No. 4
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P0 L YURE T HANE I N DUS TR Y
基 于 Di e l s - A l d e r反 应 的 聚 氨 酯 自修 复
材 料 设 计及 研 究 进 展 木
类功 能 单 体 , 其 中 以 呋 喃. 马 来 酰 亚 胺 结 构 为 代 表_ l , 其反 应 如 图 1 所 示 。其 自修 复 的原 理是 当材 料受 到外 力 或其 它力 作 用 受 损 后 , 受 损 材 料 经 过 适
当的热处 理 , 通 过 发生 D A逆 反 应 和 D A反 应 , 使 得
1 基于 D A 反应 自修 复原 理
图 1 呋 喃- 马来 酰亚 胺 反 应 示 意 图
2 呋 喃- 马来 酰亚胺 结构 自修 复 聚氨 酯研 究进 展
近 年来 基 于 呋 喃一 马 酰 亚胺 结 构 的 自修 复 聚 氨
1 9 6 9年 G r a v e n 等首 先对基 于 D i e l s — A l d e r反 应 的热 可 逆 自修 复 聚 合 物 进 行 了 系 统 研 究 , 但 到
毕, 材料 将失 去 自修 复 的 能力 。本 征 型 自修 复体 系
是 在高分 子 链上 引入 动态 可 逆 的化 学键 、 狄 尔斯 . 阿 尔德( D i e l s . A l d e r , 简称 D A) 可 逆反 应 、 7 r . 7 r 堆叠 、 离 子 聚合 或 氢键 , 理论 上实 现 无 限次 修 复 受 损材 料 的 可 能 J , 其中 , D A反应 在 热 可 逆 自修 复 体 系 中 研究
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图5㊀配方中加入A⁃33后泡沫的温度变化率及上升速率
表示时间变化),也说明后期几乎不发生三聚反应㊂这是因为A⁃33是强凝胶催化剂,催化NCO基与OH基反应形成聚氨酯网状结构,导致NCO基团间接触机会少,很难发生三聚反应,导致泡沫发软㊁强度低㊂
3㊀结论
(1)聚氨酯泡沫反应中不同阶段的速率㊁温度变化㊁高度变化可以体现在Foamat发泡曲线中㊂(2)PIR改性聚氨酯硬泡的发泡试验中上升速率曲线可出现两个峰,针对两个峰的大小及距离可以对配方进行优化设计㊂
(3)利用Foamat泡沫起升测试仪可以显示不同沸点的发泡剂在发泡曲线中差异,还可以判定催化剂对聚氨酯发泡的催化选择性㊂
参㊀考㊀文㊀献
[1]㊀吕晓奇,于大海,朱彦等.浅析聚氨酯泡沫起升试验与反应过程[J].聚氨酯工业,2015,30(1):44-46.
[2]㊀刘访艺,王浩臻,蒋小龙,等.HFC⁃245fa对聚氨酯硬泡板材性能影响的研究[J].聚氨酯工业,2017,32(4):27-30.[3]㊀朱吕民,刘益军.聚氨酯泡沫塑料[M].3版.北京:化学工业出版社,2005.
[4]㊀刘益军.聚氨酯原料及助剂手册[M].2版.北京:化学工业出版社,2005.
[5]㊀江永飞.聚氨酯硬泡中替代CFC-11的发泡剂[J].黎明化工,1995(4):12-14.
收稿日期㊀2018-05-27㊀㊀修回日期㊀2018-08-09
ApplicationofFoamatFoamRisingInstrumentinPolyurethaneFoaming
DOUZhongshan,WANGLei,LIUYongliang,WANGYaoxi,LIXiaojing
(WanhuaEnergysavScience&TechnologyGroupCo.Ltd,Yangtai,Shandong264000,China)Abstract:Aserialofstudywerecarriedbasedonapolyisocyanuratemodifiedrigidpolyurethanefoamfunda⁃mentalformula.TheapplicationofFoamatfoamrisinginstrumentonthefoamingcurveindifferentfoamingsystemswithdifferentblowingagent,catalystselectionandexplainingoffoamingphenomenawereintroduced.Keywords:Foamatfoamrisinginstrument;rigidpolyurethanefoam;polyisocyanuratefoam
作者简介㊀窦忠山㊀男,1987年出生,本科学历,研究方向为聚氨酯硬泡㊂
自修复聚氨酯弹性体材料研究方面取得新进展
自修复聚合物材料作为一种智能材料,可以修复在使用过程中因外力作用而产生的裂纹或局部损伤,从而恢复其原有的功能,延长其使用寿命㊂该材料在表面镀层保护㊁生物医药材料㊁锂电池以及航空航天等领域具有潜在的应用前景㊂为了满足不同的应用,研究人员将 牺牲键 引入到聚合物材料中,开发了自修复塑料㊁凝胶或弹性体㊂对于自修复弹性体材料来说,兼顾良好的机械性能㊁高效的自修复效率及优异的光学性能是一个挑战性难题㊂
在国家自然科学基金委的支持下,中国科学院化学研究所工程塑料重点实验室研究员董侠等致力于智能材料的开发与应用,取得了系列进展㊂在此基础上,从分子设计角度出发,提出了一种新型自修复设计策略 PhaseLocked
DynamicChemicalBonds(相锁定动态化学键) ,成功制备出无色透明㊁可快速自修复的高韧高强聚合物㊂
研究工作通过 硬段锁定 和 微相分离控制 相结合的策略展开,设计的含二硫键自愈聚氨酯弹性体(PUDS)呈现出无色透明的优异光学性质,最大拉伸强度可达25MPa,断裂伸长率超过1600%,在温和加热条件下(70ħ),弹性体表面划痕可在60s内迅速恢复,同时表现出良好的重复刮擦自修复功能,经多次刮擦自修复后材料的雾度值仅为0 6%㊂这种无色高透明的自修复特征,使得该材料在光学领域具有重要的应用前景㊂相关成果发表于‘先进材料“㊂
㊃63㊃聚氨酯工业㊀㊀㊀㊀㊀第33卷。