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A Transparent Self-Healing Polyurethane–Isophorone-Diisocyanate Elastomer Based on Hydrogen-Bonding Interactions
ACS Applied Polymer Materials ( IF 4.4 ) Pub Date : 2022-03-11 , DOI: 10.1021/acsapm.1c01799 Junfei Ma 1, 2 , Ga-Hyun Lee 1, 2 , Ji-Hyeon Kim 1 , Sang-Woo Kim 3 , Sungjin Jo 2 , Chang Su Kim 1
ACS Applied Polymer Materials ( IF 4.4 ) Pub Date : 2022-03-11 , DOI: 10.1021/acsapm.1c01799 Junfei Ma 1, 2 , Ga-Hyun Lee 1, 2 , Ji-Hyeon Kim 1 , Sang-Woo Kim 3 , Sungjin Jo 2 , Chang Su Kim 1
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Self-healing elastomers that can repair physical damage and extend their service life in medium- and low-temperature environments have attracted considerable attention in the field of flexible materials. However, the self-healing polyurethane (PU) healing process reported in previous studies regularly needs to be supported by high heating temperature and long healing time. In this study, a simple method was developed to synthesize a self-healing PU film using isophorone diisocyanate (IPDI) and a transparent rubber solution. The high transmittance (89%) of the resulting polyurethane–isophorone-diisocyanate (PUI) film was confirmed by UV–vis spectroscopy. FT-IR spectroscopy revealed that the hydrogen bonds formed by the imino group and the C═O bonds in IPDI and the transparent rubber facilitated the self-healing of the PUI composite film. The optical microscope observed that the self-healing PU can complete the self-healing of cracks in a short period. Moreover, a PUI film restored at 60 °C for 1 h withstood a load of 1 kg. Tensile tests showed that healing efficiencies of 82% and 99% were achieved by the PUI film healed at 60 °C for 1 and 2 h, respectively. A self-healing experiment conducted on a silver-nanowire/PUI-film system confirmed the synergistic recovery performance of PUI on a conductive coating. The self-healing PUI elastomers might have potential commercial prospects in transparent coatings, self-healing antibacterial films, robotic skins, and flexible electronics.
中文翻译：
基于氢键相互作用的透明自修复聚氨酯-异佛尔酮-二异氰酸酯弹性体
能够修复物理损伤并在中低温环境下延长使用寿命的自修复弹性体在柔性材料领域引起了相当大的关注。然而，以往研究中报道的自愈聚氨酯（PU）愈合过程通常需要高加热温度和长愈合时间的支持。在这项研究中，开发了一种使用异佛尔酮二异氰酸酯 (IPDI) 和透明橡胶溶液合成自修复 PU 薄膜的简单方法。所得聚氨酯-异佛尔酮-二异氰酸酯 (PUI) 薄膜的高透射率 (89%) 通过紫外-可见光谱得到证实。FT-IR光谱显示IPDI和透明橡胶中亚氨基和C=O键形成的氢键促进了PUI复合膜的自修复。光学显微镜观察，自愈PU可以在短时间内完成裂缝的自愈。此外，在 60°C 下恢复 1 小时的 PUI 薄膜可承受 1 kg 的负载。拉伸试验表明，PUI 薄膜在 60°C 下愈合 1 小时和 2 小时，愈合效率分别为 82% 和 99%。在银纳米线/PUI 薄膜系统上进行的自修复实验证实了 PUI 在导电涂层上的协同恢复性能。自修复 PUI 弹性体可能在透明涂层、自修复抗菌薄膜、机器人皮肤和柔性电子产品中具有潜在的商业前景。拉伸试验表明，PUI 薄膜在 60°C 下愈合 1 小时和 2 小时，愈合效率分别为 82% 和 99%。在银纳米线/PUI 薄膜系统上进行的自修复实验证实了 PUI 在导电涂层上的协同恢复性能。自修复 PUI 弹性体可能在透明涂层、自修复抗菌薄膜、机器人皮肤和柔性电子产品中具有潜在的商业前景。拉伸试验表明，PUI 薄膜在 60°C 下愈合 1 小时和 2 小时，愈合效率分别为 82% 和 99%。在银纳米线/PUI 薄膜系统上进行的自修复实验证实了 PUI 在导电涂层上的协同恢复性能。自修复 PUI 弹性体可能在透明涂层、自修复抗菌薄膜、机器人皮肤和柔性电子产品中具有潜在的商业前景。
更新日期：2022-03-11
中文翻译：
基于氢键相互作用的透明自修复聚氨酯-异佛尔酮-二异氰酸酯弹性体
能够修复物理损伤并在中低温环境下延长使用寿命的自修复弹性体在柔性材料领域引起了相当大的关注。然而，以往研究中报道的自愈聚氨酯（PU）愈合过程通常需要高加热温度和长愈合时间的支持。在这项研究中，开发了一种使用异佛尔酮二异氰酸酯 (IPDI) 和透明橡胶溶液合成自修复 PU 薄膜的简单方法。所得聚氨酯-异佛尔酮-二异氰酸酯 (PUI) 薄膜的高透射率 (89%) 通过紫外-可见光谱得到证实。FT-IR光谱显示IPDI和透明橡胶中亚氨基和C=O键形成的氢键促进了PUI复合膜的自修复。光学显微镜观察，自愈PU可以在短时间内完成裂缝的自愈。此外，在 60°C 下恢复 1 小时的 PUI 薄膜可承受 1 kg 的负载。拉伸试验表明，PUI 薄膜在 60°C 下愈合 1 小时和 2 小时，愈合效率分别为 82% 和 99%。在银纳米线/PUI 薄膜系统上进行的自修复实验证实了 PUI 在导电涂层上的协同恢复性能。自修复 PUI 弹性体可能在透明涂层、自修复抗菌薄膜、机器人皮肤和柔性电子产品中具有潜在的商业前景。拉伸试验表明，PUI 薄膜在 60°C 下愈合 1 小时和 2 小时，愈合效率分别为 82% 和 99%。在银纳米线/PUI 薄膜系统上进行的自修复实验证实了 PUI 在导电涂层上的协同恢复性能。自修复 PUI 弹性体可能在透明涂层、自修复抗菌薄膜、机器人皮肤和柔性电子产品中具有潜在的商业前景。拉伸试验表明，PUI 薄膜在 60°C 下愈合 1 小时和 2 小时，愈合效率分别为 82% 和 99%。在银纳米线/PUI 薄膜系统上进行的自修复实验证实了 PUI 在导电涂层上的协同恢复性能。自修复 PUI 弹性体可能在透明涂层、自修复抗菌薄膜、机器人皮肤和柔性电子产品中具有潜在的商业前景。
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