Полиуретаны (ПУ) являются важными полимерными материалами и используются во многих отраслях, таких как производство эластомеров, адгезивов, покрытий и пен. Возникновение микроповреждений существенно сокращает срок службы материала и критическим образом влияет на его свойства. Также очень важной проблемой является вопрос вторичной переработки ПУ. В настоящее время отработанный полимерный материал либо сжигают, либо подвергают гликолизу с высвобождением полиола (гибкий сегмент полиуретана), либо перемалывают и используют в качестве наполнителя при производстве, к примеру, дорожных покрытий.
В химической лаборатории МИЦ «Композиты России», используя ранние исследования по разработке самовосстанавливающихся эпоксидных связующих, были созданы полиуретановые композиции, обладающие способностью к самовосстановлению (самозалечиванию) повреждений. Эти материалы относятся к классу, так называемых, стимул-чувствительных или «умных» полимеров. Они способны изменять свои свойства под влиянием внешнего воздействия (стимула). В данном случае ПУ при двухступенчатом термоциклировании (нагрев до 60 °C, а затем – до 120 °C) способен восстанавливать повреждения посредством обратимого образования химических связей по реакции Дильса-Альдера. Причём, в отличие от материалов, в которых реализовано так называемое примесное самозалечивание (внедрение в материал частиц катализатора и микрокапсул/микроволокон с мономером), процесс самовосстановления не однократный, а может быть повторён несколько раз без особой потери механических свойств. К достоинствам этих ПУ композиций стоит отнести так же то, что для их получения используются материалы, доступные из биовозобновляемых источников – в частности, фурфурол, продукт переработки сельскохозяйственных отходов.
Также существенным преимуществом разработанных самозалечивающихся ПУ является возможность их вторичной переработки: образцы, использованные для механических испытаний, растворяли, подвергали нагреву и отверждали повторно. Механические свойства рециркулированного материала ухудшались незначительно, а сам рецикл успешно повторяли по меньшей мере 5 раз.
Материал применим для антивибрационных покрытий/подложек.
Внешний вид самовосстанавливающегося полиуретана
Микроснимки повреждённой области (1) и той же области после залечивания (2)
Цикл переработки
[Материалы для публикации предоставлены МИЦ "Композиты России" МГТУ им. Н.Э. Баумана]
