传统的聚氨酯因其优异的力学性能著称,应用于人们生活的方方面面,但它却是一种绝缘体,无法满足在现代智能应用方面的需求,这大大限制了它的发展。常见的导电聚氨酯通常是添加固体或液体的导电填料,然而,外加填料会影响聚氨酯的透明度、力学性能和耐环境性等。更糟糕的是,导电填料与聚氨酯的相容性差,也会导致复合材料的稳定性差,如漏液、龟裂、相分离等。上述问题将对导电聚氨酯的进一步应用,如制造智能器件、光学设备等产生一定的负面影响。因此,制备高透明度、高稳定性、无固体填料脱落和液体填料泄漏的导电聚氨酯仍然是一个挑战。
该工作主要的特点是:
(1)采用DES(HEMS: ChCl)与HEMA封端的聚氨酯预聚体一步共聚法制备导电聚氨酯(图1)。DES作为一种透明液体导电填料,在体系中起到了双重作用:一是作为导电添加剂,二是通过共价键作为聚合物网络的一部分来增强力学性能。此外,DES与聚氨酯之间的共价键作用将提高所形成的导电聚氨酯的稳定性和相容性。这为导电聚氨酯的合成提供了一种新的途径。
(2)无液体的导电聚氨酯具有高的透明度(约93.3%)、易于加工任何宏观或微观结构(图2)、力学性能好(70%应变时约14.99 MPa)、抗冻(约-20℃)(图3)、耐溶剂(十多种常用溶剂)(图4)、导电性好(约3.78×10-5 S cm-1)(图5)等一系列优点。
图5 导电聚氨酯的离子导电性和压力传感性能
该工作是本课题组关于低共熔溶剂(DES)构筑功能性聚合物研究工作的最新研究进展。在过去两年中,本课题组进行了基于DES构筑了具有不同温敏性能的PNIPAM水凝胶的相关研究(Eur. Polym. J. 2022, 173, 111266; Macromol. Chem. Phys. 2021, 222, 2000301)。
原文链接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.2c15356
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