Robust Self-Healing Adhesives Based on Dynamic Urethane Exchange Reactions

材料科学 自愈 胶粘剂 自愈材料 复合材料 纳米技术 高分子科学 医学 替代医学 图层(电子) 病理
作者
Lillian M. Felsenthal,Subeen Kim,William R. Dichtel
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:16 (42): 57687-57694 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acsami.4c12415
摘要

Thermoset polyurethanes (PUs) have been successfully reprocessed as covalent adaptable networks (CANs) by catalyzing carbamate exchange. Here we extend bond exchange beyond the internal network cross-links to create a dynamic urethane adhesive. Interfacing PU CANs to substrates with nucleophilic functional groups creates adhesives capable of reversible transcarbamoylation with the substrate, which has not been demonstrated previously by CAN adhesives. Two types of thermoset PU films were synthesized, one containing the green carbamate exchange catalyst Zr(tmhd)4 and the other containing no catalyst. Although otherwise identical in chemical and network properties, as indicated by FT-IR spectroscopy and dynamic mechanical thermal analysis (DMTA), the film containing catalyst showed dynamic bond exchange behavior through stress relaxation analysis. When evaluated as an adhesive, the CAN film exhibited self-healing properties and retained its adhesive strength for five cycles, which is attributed to reversible covalent bonding to the glass substrate. This work expands industrially relevant CANs to structural adhesives and demonstrates their potential value in an application that presently employs PUs as single-use materials.
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