化學研究所發明熱塑性和熱固性可互相轉換的聚氨酯材料可回收再利用

 

       環境友好、可回收復用聚合物材料研究是智能仿生和高新技術領域的重要方向，受到全球科學界和工業界的高度關注。聚氨酯（PUs）因其優良性能而被廣泛用于涂料、粘合劑、泡沫材料等領域。通常情況下，PUs需要在催化劑的作用下反應生成熱固性樹脂來實現應用，有害物質殘留以及材料難以回收對其應用造成了諸多限制。

 

       中國科學院化學研究所高分子物理與化學實驗室科研人員以六亞甲基二異氰酸酯（HDI）和多官能團肟（Oxime）為原料，在無催化劑的溫和條件下，成功制備了肟類聚氨酯（POUs）。該聚合反應具有很高效率的突出優點，在30oC的二氯甲烷中反應3小時，轉化率高達99%；所制備的POUs與常規PUs機械性能相當。進一步研究發現，肟氨酯鍵具有熱可逆性，POUs表現出優異的熱自修復和可回收性質，修復效率可高達90%。這一基于肟氨酯鍵動態特性的研究成果，使得POUs可回收復用成為了可能。

 

       上述反應的特點是室溫反應形成交聯結構（此時是化學交聯的PU材料，所謂的熱固性塑料），但是，在加熱條件下交聯部分發生解交聯，意味著PU材料變成熱塑性的了，又可以重新加工。

 

       在科技部、國家自然科學基金委、中科院和北京分子科學國家實驗室（籌）的支持下，研究人員與北京大學合作，應用密度泛函理論開展了相關的反應機理研究，結果表明肟的異構體硝酮（Nitrone）在聚合反應和可逆交換反應中起到了關鍵作用。

 

       POUs材料具有制備方法簡便易行、結構動態可逆、力學性能優良的特點，新型動態可逆肟氨酯鍵為構筑可回收復用聚合物帶來一種新的選擇，并有望大大拓展聚氨酯材料的應用領域。