Page 83 - 《精细化工》2022年第12期

第 39 卷第 12 期 精 细 化 工 Vol.39, No.12
2 022 年 12 月 FINE CHEMICALS Dec. 2022

功能材料
基于亚胺键和二硫键室温自愈合

水性聚氨酯的制备及性能

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袁 野，杨建军 ，吴庆云，吴明元，张建安，刘久逸
（安徽大学 化学化工学院 安徽省水基高分子材料高性能化工程实验室，安徽 合肥 230601）

摘要：以水杨醛和 2,2-二氨基二苯二硫醚为原料，合成了含有芳香二硫键的水杨醛缩 2,2-二氨基二苯二硫醚双席
夫碱（简称席夫碱），将合成的席夫碱和聚四氢呋喃醚二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、2,2-二羟甲基丁酸和 1,4-丁
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二醇反应，制备了一系列席夫碱自愈合水性聚氨酯（SWPU）。通过 HNMR、FTIR 对合成的席夫碱和 SWPU 胶
膜进行了表征，采用划痕自愈合测试和自愈合测试对 SWPU 胶膜自愈合能力进行了评价。结果表明，合成了具
有芳香亚胺键和芳香二硫键的水性聚氨酯。SWPU-2（其中，希夫碱为反应单体物质的量的 8.1%）胶膜的划痕
自愈合效果和自愈合率最佳，室温下愈合 12 h 后，划痕消失；室温下愈合 24 h 后，愈合率可以达到 95.8%。
关键词：二硫键；席夫碱；水性聚氨酯；室温；自愈合；功能材料
中图分类号： TQ323.8 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 12-2449-08

Preparation and properties of room temperature self-healing waterborne
polyurethane based on imine bond and disulfide bond

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YUAN Ye, YANG Jianjun , WU Qingyun, WU Mingyuan, ZHANG Jian'an, LIU Jiuyi
（College of Chemistry and Chemical Engineering, Engineering Laboratory of High Performance Waterborne Polymer
Materials of Anhui Province, Anhui University, Hefei 230601, Anhui, China）

Abstract: A series of Schiff base self-healing waterborne polyurethanes (SWPU) were synthesized via
reaction of aromatic disulfide bond containing salicylaldehyde 2,2-diaminodiphenyl disulfide double Schiff
base (Schiff base for short), which was prepared from salicylaldehyde and 2,2-diaminodiphenyl disulfide,
with polytetrahydrofuranediol, isophorone diisocyanate, 2,2-dimethyl-butyric acid and 1,4-butanediol. The
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Schiff base and SWPU films obtained were then characterized by HNMR and FTIR, followed by
evaluation on the self-healing ability of SWPU films by scratch self-healing and self-healing tests. The
results showed that waterborne polyurethane with aromatic imine and disulfide bonds was successfully
synthesized, and SWPU-2 (Schiff base dosage is 8.1% of molar of reaction monomers) film exhibiting the
best scratch self-healing effect and self-healing rate. The scratch on SWPU-2 disappeared after self-healing
at room temperature for 12 h, while the self-healing rate could reach 95.8% after healing at room temperature
for 24 h.
Key words: disulfide bonds; Schiff base; waterborne polyurethane; room temperature; self-healing;
functional materials

自 2020 年中国提出碳达峰，碳中和的目标，到 能。制备具有自愈功能的聚氨酯是解决问题的有效
2022 年的全国两会上，“双碳”成为关注度最高的 手段。
话题之一，节能减排、绿色发展越来越受到重视， 自愈合材料根据其愈合机理可以分为外援型自
[1]
聚氨酯作为一类使用广泛的产品，也逐渐从溶剂型 愈合材料和本征型自愈合材料 ，外援型自愈合是
向更加环保的水性聚氨酯（WPU）转变。在外界环 将中空纤维、微胶囊或微血管嵌入到聚氨酯中，当
境的影响下，聚氨酯会产生微裂纹，进而影响其性 聚氨酯受到损伤，胶囊内的愈合物质释放，愈合损

收稿日期：2022-04-22; 定用日期：2022-06-20; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220381
基金项目：2020 年度安徽省重大科技成果工程化研发项目（202003c08020015）
作者简介：袁 野（1998—），男，硕士生，E-mail：yuanye1066@163.com。联系人：杨建军（1960—），男，教授，E-mail：andayjj@163.com。