Widerstandfähiges und selbstheilendes thermoplastisches Polyurethan
In einer neuen Studie wird ein thermoplastisches Polyurethan vorgestellt, das innerhalb von 1 Stunde bei 50 °C bis zu 92 % seiner ursprünglichen Zugfestigkeit wiedererlangen kann und viele Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Schutzbeschichtungen haben könnte.
Trotz umfangreicher Forschungsanstrengungen auf diesem Gebiet ist es nach wie vor eine Herausforderung, harte und zähe Polymere zu synthetisieren, die unter milden Bedingungen selbstheilende Eigenschaften besitzen. Forscher haben nun ein hartes und zähes thermoplastisches Polyurethan (TPU, PCL-HM) hergestellt. Ein Riss in PCL-HM kann unter milden Bedingungen (50 °C) schnell geheilt werden. Umfassende Charakterisierungsergebnisse deuten darauf hin, dass der Elastizitätsmodul, die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung von PCL-HM 76 MPa, 11,8 MPa bzw. 841 % erreichen können, was besser ist als bei den meisten kürzlich vorgestellten TPUs.
Vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten
PCL-HM, das mit aromatischen Disulfidbindungen als dynamische kovalente Bindungen, Polycaprolactondiol (PCL-2000) als Weichsegment, Isophorondiisocyanat (IPDI) und Dicyclohexylmethan-4,4′-diisocyanat (HMDI) als Hartsegment hergestellt wurde, kann sich innerhalb von 1 Stunde bei 50 °C schnell auf 92 % seiner ursprünglichen Zugfestigkeit erholen. Aufgrund der besseren Bewegung der Segmente und der lockeren Packung des aromatischen Disulfids in PCL-HM weist PCL-HM im Vergleich zu den anderen in der Studie hergestellten TPU-Typen bessere Heilungseigenschaften auf. Wie die Forscher betonen, eröffnen die schnellen Heilungseigenschaften von PCL-HM unter milden Bedingungen große Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Schutzbeschichtungen.
Die Studie wurde in Progress in Organic Coatings, Band 159, Oktober 2021, veröffentlicht.