聚氨酯彈性體由于分子鏈之間存在著許多氫鍵而賦予其高模量、高強度、優良的耐磨性和耐化學品等性能。憑借這些優異的特性,聚氨酯彈性體在許多新興領域引起了人們的興趣,如飛機輪胎、柔性電子產品、可拉伸設備和鋰離子電池等。近年來,科研人員在開發強、韌、可自修復的聚氨酯彈性體方面取得了巨大進展,但是,良好的阻燃性對于聚氨酯彈性體的應用也同樣重要,而目前制備的阻燃聚氨酯彈性體常常無法具備強、韌特性。因此,研制可拉伸、堅韌和阻燃的聚氨酯彈性體,成為一個亟待解決的科學問題。
圖1. 可拉伸、堅韌、阻燃聚氨酯彈性體PU(P-Van-N)的設計和表征. a) P-Van-N,PU(P-Van-N)和PU(Reduced)的合成. b) PU(P-N)和PU(Van-N)的結構. c) PU(P-Van-N)的拉伸機制. d) 室溫下PUs的XRD譜圖. e) PU(P-Van-N),PU(Reduced), PU(P-N)和PU(Van-N)的蠕變性能. f) PU(P-Van-N), g) PU(Reduced), h) PU(P-N)和i) PU(Van-N)的AFM高度圖.
圖2. 力學性能. a)P-Van-N和PTMEG含量不同時PU (P-Van-N)的工程應力-應變曲線. b)硬段結構不同時PU的工程應力-應變曲線. c) 不同拉伸速率下PU(P-Van-N)(1:0.6:0.4) 的工程應力-應變曲線. 不同硬段結構PU的d)拉伸強度, e) 斷裂應變和 f) 韌性值. g) PU(P-Van-N)(1:0.6:0.4)的拉伸示意圖. h) PU(P-Van-N)(1:0.6:0.4)的真實應力-應變曲線. 插圖: PU(P-Van-N)(1:0.6:0.4)薄膜(50 mg)拉起5.0 kg 重物的示意圖. i) PU(P-Van-N)與文獻報道的阻燃型和非阻燃型聚氨酯彈性體的韌性和斷裂應變的比較.
圖3. 阻燃性能. PU彈性體的a) 極限氧指數和UL-94測試結果. b) PUs的熱釋放速率峰值. c) PU(P-Van-N), d) PU(Reduced), e) PU(P-N) 和 f) PU(Van-N)的UL-94測試結果. g) PU(P-Van-N)和PU(Reduced) 的儲能模量 (G′) 和損耗模量 (G′′) 隨時間的變化曲線. h) PU(P-Van-N) 和PU(Reduced) 在氮氣氛圍下的TGA曲線. i) PU(P-Van-N)在不同溫度下的XRD譜圖.
此外,PU(P-Van-N)可以在醋酸乙醇溶液中完全降解,并可以通過溶液蒸發實現薄膜的重塑,重塑后的聚氨酯彈性體與原始的結構相比幾乎不發生變化,且仍可以保持出色的力學性能。
圖4. PU(P-Van-N)作為柔性應變傳感器基體的應用. a) AgNW/PU制備過程示意圖. AgNW/PU b)拉伸和 c) 彎曲示意圖. d) 在0%-10%應變之間拉伸-松弛500次的瞬態電阻變化值. e) 在0%-50%應變之間拉伸-松弛100次的瞬態電阻變化值. f) 在10 mm到5 mm之間彎曲-松弛200次的的瞬態電阻變化值. g) AgNW/PU遭受火襲擊示意圖. AgNW/PU在0%和50%應變下h)點燃時和 i) 點燃后的可導電性.
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202207268
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