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

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 (η_E ~ 85–90% и η_σ ~ 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.