港中大（深圳）朱世平、朱贺团队 AFM: 耐低温、抗老化和耐溶剂的高性能聚氨酯弹性体

2025-03-17 来源：高分子科技

弹性体材料在工业、医疗等诸多领域具有重要应用价值，但其在极端低温（如温度低于-80 ℃）、长期老化及溶剂侵蚀等复杂环境下的性能不足严重限制了实际应用。针对这一挑战，香港中文大学（深圳）朱世平、朱贺团队设计并制备了一种基于全氟聚醚（PF）软段与邻苯二酚功能化扩链剂（TPA）的聚氨酯弹性体（PFTA）。该材料具有较低的玻璃化转变温度（约为?115 ℃）、优异的抗老化性能且在多种常见溶剂中均表现出极低溶胀率。

图1.聚氨酯弹性体的设计和制备过程。

首先，作者对所制备的聚氨酯弹性体材料进行了系统的耐低温性能表征，相对于商用弹性体，所制备的PFTA弹性体能轻松应对-80 ℃的低温循环拉伸。即使低至-100 ℃，PFTA也能承受多个循环而不断裂（图2a-2e）。在-80 ℃低温压缩弯折测试中，商用聚氨酯弹性体单次弯折即脆性断裂，商用抗冻硅橡胶在经历12次弯折后也发生了明显的塑性形变而断裂，但PFTA在经历1000次弯折后仍然保持弹性且不被破坏。即使面对液氮条件下，PFTA弹性体也能展现出良好的柔韧性（图2f-2h）。

图2. 弹性体的耐低温性能表征。

接着，作者对所制备的弹性体材料的抗老化性能和耐溶剂性能进行了表征。首先，对所制备的含邻苯二酚结构的席夫碱TPA进行了自由基捕捉表征，发现TPA具有良好的自由基捕捉能力（图3a），展现出抗老化潜力，且作者对其抗老化性能机制进行了系统地EPR研究（图3b-3d）。因此，基于TPA制备的弹性体也具有良好的抗老化能力，邻苯二酚结构的存在减缓了聚氨酯弹性体分子结构的破坏，在一星期的紫外和热氧老化条件下，材料仍能保留良好的形貌和力学性能（图3e-3i）。最后，作者对材料的耐溶剂性能进行了测试，由于全氟聚醚结构的存在，所制备的材料有良好的耐溶剂性能。综上所述，邻苯二酚结构和全氟聚醚的结合为开发耐低温和耐老化等极端条件使用的弹性体材料提供了合适的方案。

图3. 聚氨酯弹性体耐老化和耐溶剂性能表征。

该研究成果“High-Performance Elastomer with Excellent Resistance to Low Temperature, Aging and Solvent”近期发表在 Advanced Functional Materials上，香港中文大学（深圳）理工学院博士毕业生郭西伟为论文第一作者（现工作于武汉纺织大学），通讯作者为香港中文大学（深圳）理工学院朱世平教授和朱贺助理教授。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202501171

版权与免责声明：中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn，并请注明出处。

（责任编辑：xu）

【大中小】【打印】【关闭】

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯

更多>>科教新闻