开发可降解和可回收的热固性聚氨酯有助于节约资源和保护环境，是目前研究的热点。虽然已有研究通过动态交联剂来制备这类型聚氨酯，但是其各项性能之间的平衡仍有待提高。近日，中北大学王智教授课题组针对这一问题在《Chemical Engineering Journal》期刊发表名为：“High-Performance Easy-Degradable and Recyclable Thermosetting Polyurethanes via Dynamic Cross-Linking and Abundant Hydrogen Bonding for Foam Sensor Applications”的文章。作者提出了利用动态交联键提供长期稳定性、氢键负责短期响应性的特点，协调了热固性聚氨酯的降解效率和多方面性能之间的矛盾，为高性能热固性聚氨酯高效回收提供了新的思路。

  本研究首先利用富含氢键供体和受体的扩链剂己二酰二肼（AD）合成聚氨酯预聚物，在聚氨酯结构内生成丰富的氢键。然后以硼酸（BA）作为动态交联剂，形成热固性聚氨酯（IP-AD-BA1）。IP-AD-BA1网络不仅含有丰富的动态交联还具有丰富的氢键，这能够显著地提高材料的性能。

图1 热固性聚氨酯的制备及其分子结构示意图

  得益于动态交联和氢键的协同作用，IP-AD-BA1在热稳定性、抗拉强度、延性和韧性方面取得了显著的平衡（抗拉强度51.1 MPa，韧性152.1 MJ m^-3，5%失重温度为322.5 °C））。与其他可回收的同类型热固性聚氨酯相比，虽然一些类似的聚氨酯表现出更优异的抗拉强度，但它们在热稳定性和延展性方面往往存在明显的缺点。相比之下，IP-AD-BA1在这些关键性能之间实现了相对平衡。

图2 热固性聚氨酯热稳定性以及力学性能

  除此之外，由于AD通过额外的氢键增强了聚合物网络，有效地解决了动态硼氧键导致的弹性降低的问题。聚合物网络中的氢键就像弹簧一样，当材料受到外力时产生回弹力。这种机制为IP-AD-BA1提供了优异的弹性性能，确保了在循环载荷下的优异稳定性和耐久性。

图3热固性聚氨酯的回弹性能

  由于硼氧键和氢键的动态可逆性，IP-AD-BA1具有优异的降解和回收性能。粉碎后的IP-AD-BA1样品可以在110 °C，15 MPa，5 min的热压下成功重塑和回收，且其各项性能得到保持。

图4 热固性聚氨酯的回收性能

  由于硼氧键的动态性质，即使在乙醇溶剂中IP-AD-BA1也能完全降解。降解后，通过去除乙醇溶剂，该材料可以转化为透明的线性聚氨酯塑料薄膜。降解机理为硼氧键在乙醇中水解，破坏了与聚氨酯预聚物的连接，使聚氨酯网络由交联状态变为线性状态。

图5 热固性聚氨酯的降解性能

  得益于IP-AD-BA1优异的回弹性能，还以IP-AD-BA1为基体制备了泡沫传感器，用来检测应变和应力。除此之外，这种泡沫传感器还可以通过热压进行回收，形成柔性薄膜导体，这种柔性薄膜也具有出色的机械性能。

图6 热固性聚氨酯的应用

  原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894725041117