Разработка самовосстанавливающихся полиуретановых материалов с повышенными механическими свойствами и высокой эффективностью их восстановления

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Впервые синтезированы и изучены самовосстанавливающиеся полиуретановые блоксополимеры с тестовым содержанием “жесткого” блока 60 мас.% на основе удлинителей цепи, полученных путем обратимой реакции Дильса–Альдера между фурфуриловым спиртом и бисмалеимидами, содержащими фрагменты с различными донорно-акцепторными свойствами. Степень влияния полученных по реакции Дильса–Альдера удлинителей цепи и выбранного значения массового содержания “жесткого” блока на структурные особенности синтезированных полимеров изучены с помощью ИК-спектроскопии. По результатам дифференциальной сканирующей калориметрии определены температурные переходы и циклические характеры прямой и ретрореакций Дильса–Альдера. Исследованы механические свойства исходных и восстановленных образцов полиуретановых блоксополимеров, проведена количественная оценка эффективности самовосстановления модуля Юнга и предела прочности при разрыве. Визуальная оценка способности материалов к самовосстановлению проводилась с помощью сканирующей электронной микроскопии. Предложенный авторами статьи подход в разработке самовосстанавливающихся полиуретановых материалов позволил получить материалы, характеризующиеся одновременно превосходными механическими свойствами (модуль Юнга ~1124–1465 МПа, предел прочности при разрыве ~33–38 МПа) и эффективностью их восстановления (ηE ~ 85–90% и ησ ~ 92–127%), что значительно выше аналогичных величин для большинства известных самовосстанавливающихся полиуретанов. Такие исключительные упруго-прочностные свойства и эффективность восстановления разработанных полиуретановых материалов достигаются за счет формирования большого количества межмолекулярных пространственных физических сшивок и повышенной доступности фурановых и малеимидных групп для протекания процесса термоиндуцированного самовосстановления благодаря их концентрации в одной фазе.

Об авторах

З. А. Локьяева

Центр НТИ “Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества” МГТУ им. Н.Э. Баумана; Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: lokyaevazal@gmail.com
Москва, Россия; Москва, Россия

Д. В. Захарова

Центр НТИ “Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества” МГТУ им. Н.Э. Баумана; Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук

Email: lokyaevazal@gmail.com
Москва, Россия; Москва, Россия

П. Ф. Пономарева

Центр НТИ “Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества” МГТУ им. Н.Э. Баумана; Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: lokyaevazal@gmail.com
Москва, Россия; Москва, Россия

И. В. Третьяков

Центр НТИ “Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества” МГТУ им. Н.Э. Баумана; Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: lokyaevazal@gmail.com
Москва, Россия; Москва, Россия

И. П. Сторожук

Центр НТИ “Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества” МГТУ им. Н.Э. Баумана; Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: lokyaevazal@gmail.com
Москва, Россия; Москва, Россия

Список литературы

  1. Петрова Т.В., Третьяков И.В., Солодилов В.И. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 1. C. 50. https://doi.org/10.31857/S0207401X23010089
  2. Кириллов В.Е., Юрков Г.Ю., Коробов М.С., Воронов А.С., Солодилов В.И. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 11. C. 39. https://doi.org/10.31857/S0207401X23110043
  3. Вяткина М.А., Горбаткина Ю.А., Петрова Т.В., Солодилов В.И. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 11. C. 16. https://doi.org/10.31857/S0207401X23110110
  4. Воробьев А.О., Кульбакин Д.Е., Чистяков С.Г. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 11. C. 9. https://doi.org/10.31857/S0207401X23110109
  5. An Z.W., Xue R., Ye K. et al. // Nanoscale. 2023. V. 15. № 16. P. 6505. https://doi.org/10.1039/D2NR07110J
  6. Zheng B., Liu T., Liu J. et al. // Composites, Part B. 2023.V. 257. P. 110697. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2023.110697
  7. Cheng B.X., Lu C.C., Li Q. et al. // J. Polym. Environ. 2022. V. 30. № 12. P. 5252. https://doi.org/10.1007/s10924-022-02586-z
  8. Chen L., Dai Z., Lou W. et al. // J. Appl. Polym. Sci. 2022. V. 139. № 30. Article 52694. https://doi.org/10.1002/app.52694
  9. Li P.X., Zhang Z.Y., Cui J.Y., et al. // Langmuir. 2024. V. 40. № 23. P. 12250. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.4c01363
  10. Platonova E.O., Ponomareva P.F., Tretyakov I.V. et al. // Polym. Sci. Ser. C. Sel. Top. 2024. V. 66. № 1. P. 160. https://doi.org/10.1134/S1811238224600228
  11. Li Z.F., Xu C.M., Yin S.M., Wen L.R. // Spectrosc. Spect. Anal. (China). 2002. V. 22. P. 774.
  12. Wolinska-Grabczyk A., Kaczmarczyk B., Jankowski A. // Pol. J. Chem. Technol. 2008. V.10. № 4. P. 53. https://doi.org/10.2478/v10026-008-0049-8
  13. Feng L., Yu Z., Bian Y., Lu J., Shi X., Chai C. // Polymer. 2017. V. 124. P.48. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2017.07.049
  14. Xiao S., Hossain M.M., Liu P., Wang H., Hu F. et al. // Mater. Des. 2017. V. 132. P. 419. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.07.016
  15. Functional Polymers / Eds. Abu Jafar M. et al. Cham, Switzerland: Springer Int. Publ., 2018. P. 225. https://doi.org/10.1007/978-3-319-92067-2
  16. Guazzini T., Bronco S., Carignani E. et al. // Eur. Polym. J. 2019. V. 114. P. 298. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj. 2019.02.023
  17. Krol P. // Prog. Mater. Sci. 2007. V. 52. № 6. P. 915. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2006.11.001
  18. Zakharova D.V., Lok’yaeva Z.A., Pavlov A.A., Polezhaev A.V. // Key Eng. Mater. 2021. V. 899. P. 628. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.899.628
  19. Platonova E.O., Ponomareva P.F., Lokiaeva Z.A. et al. // Polymers. 2022. V. 14. № 24. P. 5394. https://doi.org/10.3390/polym14245394
  20. Yan Q., Zhou M., Fu H. // J. Mater. Chem. C. 2020. V. 8. № 23. P. 7772. https://doi.org/10.1039/C9TC06765E
  21. Zhou X., Wang H., Li S. et al. // Eur. Polym. J. 2021. V. 159. P. 110769. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2021.110769
  22. Syed E.A. Master Thesis. Loughborough, UK: Loughborough University, 2021. V. 1. https://doi.org/10.26174/thesis.lboro.15035103
  23. Zhang C. et al. // J. Mol. Model. 2010. V. 16. P. 1391. https://doi.org/10.1007/s00894-010-0645-4
  24. Luo W. et al. // Macromolecules. 1997. V. 30. № 15. P. 4405. https://doi.org/10.1021/ma951386e
  25. Platonova E. et al. // Polymers. 2021. V. 13. № 12. Article 1935. https://doi.org/10.2478/v10026-008-0049-8
  26. Bednarczyk P. et.al. // J. Appl. Polym. Sci. 2023. V. 140. № 32. Article 54266. https://doi.org/10.1002/app.54266
  27. Lokiaeva Z.A., Soboleva J.A., Zakharova D.V., Storozhuk I.P. // E3S Web Conferences. 2023. V. 413. Article 02036. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202341302036
  28. Venkatesh D., Jaisankar V. // Mater. Today: Proc. 2019. V. 14. Part 2. P. 482. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.04.171
  29. Petrova T.V., Tretyakov I.V., Kireynov A.V. et al. // Appl. Sci. 2023. V. 13. Article 6557. https://doi.org/10.3390/app13116557
  30. Behera P., Raut S., Mondal P. et al. // ACS Appl. Polym. Mater. 2021. V. 3. № 2. P. 847. https://doi.org/10.1021/acsapm.0c01179
  31. Jiang H., Yan T., Cheng M. et al. // Mater. Horiz. 2025. V. 12. № 2. P.599. https://doi.org/10.1039/D4MH01129E

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025