各位朋友，各位對(duì)神奇材料感興趣的“魔法師”們，大家下午好！

今天，我們要聊點(diǎn)“高科技”，但保證不讓大家“高”到云里霧里，而是像鄰家大媽聊八卦一樣，輕松愉快。今天要說(shuō)的，是關(guān)于聚氨酯彈性體聚醚基自修復(fù)材料的故事。

一、啥是聚氨酯？這玩意兒跟咱們有啥關(guān)系？

首先，我們得搞明白，啥是聚氨酯？別看名字這么“化學(xué)”，其實(shí)它早就滲透到我們生活的方方面面了。你腳上的運(yùn)動(dòng)鞋底，你家沙發(fā)上的軟墊，汽車座椅里那層舒適的海綿，甚至你身上穿的彈性纖維，都有它的身影。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，聚氨酯就像一個(gè)“變形金剛”，可以根據(jù)不同的配方，變幻出各種形態(tài)和性能。它可以是硬邦邦的固體，也可以是柔軟Q彈的彈性體。而我們今天的主角——聚氨酯彈性體，就是這個(gè)“變形金剛”中彈性好、韌性強(qiáng)的那一位。

二、聚醚？這不是吃的東西嗎？放到聚氨酯里干嘛？

等等，聚醚？這名字聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)耳熟，好像在哪兒見(jiàn)過(guò)？沒(méi)錯(cuò)，某些食品添加劑里，你可能就見(jiàn)過(guò)它。不過(guò)，此“聚醚”非彼“聚醚”。我們這里說(shuō)的聚醚，是指聚醚多元醇，是聚氨酯合成的關(guān)鍵原料之一。

想象一下，聚氨酯是一張巨大的網(wǎng)，而聚醚多元醇就是組成這張網(wǎng)的一根根線。不同的聚醚多元醇，會(huì)賦予聚氨酯不同的特性。而聚醚基聚氨酯，就像一張被施了魔法的網(wǎng)，擁有了非凡的彈性、耐磨性和耐水解性。

三、自修復(fù)？傷口自動(dòng)愈合？這也太科幻了吧！

現(xiàn)在，重頭戲來(lái)了——自修復(fù)！

大家肯定都看過(guò)科幻電影，里面的機(jī)器人受傷了，咔嚓咔嚓幾下，就自動(dòng)修復(fù)了。這種“金剛不壞之身”是多少人的夢(mèng)想啊！雖然我們現(xiàn)在還不能讓機(jī)器人擁有這種能力，但我們可以讓聚氨酯材料擁有類似的“超能力”。

所謂自修復(fù)，就是指材料在受到損傷后，不需要人為干預(yù)，就能在一定條件下自動(dòng)恢復(fù)其原有的性能。這就像我們皮膚上的傷口，過(guò)幾天就會(huì)自動(dòng)愈合一樣。當(dāng)然，聚氨酯的自修復(fù)過(guò)程，并沒(méi)有這么復(fù)雜，也不需要血液和細(xì)胞的參與。

四、聚氨酯彈性體聚醚基自修復(fù)材料：它的“超能力”從哪兒來(lái)？

那么，聚氨酯彈性體聚醚基自修復(fù)材料，到底是如何實(shí)現(xiàn)自修復(fù)的呢？這就要?dú)w功于它的特殊結(jié)構(gòu)和“魔法”成分。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，自修復(fù)聚氨酯材料通常包含兩種“魔法”成分：動(dòng)態(tài)化學(xué)鍵和可移動(dòng)的修復(fù)劑。

• 動(dòng)態(tài)化學(xué)鍵： 想象一下，這些化學(xué)鍵就像一個(gè)個(gè)靈活的“小彈簧”，它們可以斷裂，也可以重新連接。當(dāng)材料受到損傷時(shí)，這些“小彈簧”會(huì)斷裂，釋放能量，促進(jìn)周圍的分子運(yùn)動(dòng)。當(dāng)損傷消失后，這些“小彈簧”又會(huì)自動(dòng)連接起來(lái)，將斷裂的地方重新“縫合”起來(lái)。常見(jiàn)的動(dòng)態(tài)化學(xué)鍵包括二硫鍵、氫鍵、金屬配位鍵等等。

  

  • 動(dòng)態(tài)化學(xué)鍵： 想象一下，這些化學(xué)鍵就像一個(gè)個(gè)靈活的“小彈簧”，它們可以斷裂，也可以重新連接。當(dāng)材料受到損傷時(shí)，這些“小彈簧”會(huì)斷裂，釋放能量，促進(jìn)周圍的分子運(yùn)動(dòng)。當(dāng)損傷消失后，這些“小彈簧”又會(huì)自動(dòng)連接起來(lái)，將斷裂的地方重新“縫合”起來(lái)。常見(jiàn)的動(dòng)態(tài)化學(xué)鍵包括二硫鍵、氫鍵、金屬配位鍵等等。

  • 可移動(dòng)的修復(fù)劑： 這些修復(fù)劑就像一個(gè)個(gè)“急救包”，它們平時(shí)靜靜地待在材料內(nèi)部，當(dāng)材料受到損傷時(shí)，它們就會(huì)像聞到血腥味的鯊魚(yú)一樣，迅速游到損傷部位，填充裂縫，恢復(fù)材料的完整性。常見(jiàn)的修復(fù)劑包括微膠囊包裹的單體、低聚物等。

  當(dāng)然，自修復(fù)的原理遠(yuǎn)不止這些，根據(jù)不同的設(shè)計(jì)思路，還有各種各樣的自修復(fù)機(jī)制。比如，有些材料是通過(guò)分子鏈的重排來(lái)實(shí)現(xiàn)自修復(fù)，有些材料則是通過(guò)范德華力等弱相互作用力來(lái)實(shí)現(xiàn)自修復(fù)。

  五、聚氨酯彈性體聚醚基自修復(fù)材料的參數(shù)，讓數(shù)據(jù)說(shuō)話！

  說(shuō)了這么多“玄學(xué)”，現(xiàn)在我們來(lái)點(diǎn)實(shí)際的，看看聚氨酯彈性體聚醚基自修復(fù)材料的性能參數(shù)。

  性能參數(shù)	數(shù)值范圍	測(cè)試方法	備注
  拉伸強(qiáng)度	10-50 MPa	ASTM D412	受聚醚類型、分子量影響較大
  斷裂伸長(zhǎng)率	300-800%	ASTM D412	彈性優(yōu)異
  硬度	30-90 Shore A	ASTM D2240	可根據(jù)需求調(diào)節(jié)
  回彈性	50-80%	ASTM D2632	能量損耗低
  耐磨性	≤10 mm3 (磨耗量)	DIN 53516	優(yōu)異的耐磨性能
  自修復(fù)效率	50-95%	自定義方法	自修復(fù)效率受溫度、修復(fù)時(shí)間、損傷程度等因素影響
  耐水解性	優(yōu)良	ASTM D714	聚醚基賦予優(yōu)異的耐水解性能
  熱穩(wěn)定性	-40℃ – 120℃	DSC/TGA	受聚醚和異氰酸酯類型影響
  密度	1.0-1.2 g/cm3	ASTM D792
  撕裂強(qiáng)度	20-60 N/mm	ASTM D624

  六、聚氨酯彈性體聚醚基自修復(fù)材料，到底能用來(lái)干啥？

  說(shuō)了這么多，大家肯定想知道，這種神奇的材料到底能用來(lái)干啥？

  答案是：能干的事情可多了！

  • 自修復(fù)涂層： 想象一下，你愛(ài)車的車漆被刮花了，不用去4S店，第二天就自動(dòng)修復(fù)了，是不是很神奇？自修復(fù)涂層就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)夢(mèng)想，它可以用于汽車、船舶、航空航天等領(lǐng)域，延長(zhǎng)材料的使用壽命，降低維護(hù)成本。
  • 自修復(fù)輪胎： 輪胎被釘子扎了，漏氣了，怎么辦？不用擔(dān)心，自修復(fù)輪胎會(huì)自動(dòng)“補(bǔ)胎”，讓你繼續(xù)行駛。這種輪胎可以用于各種車輛，尤其是對(duì)安全性能要求較高的特種車輛。
  • 自修復(fù)密封材料： 管道、水箱等設(shè)備在使用過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)泄漏的情況。自修復(fù)密封材料可以自動(dòng)修復(fù)泄漏點(diǎn)，防止介質(zhì)泄漏，保障設(shè)備的安全運(yùn)行。
  • 自修復(fù)電子器件： 柔性電子器件在彎曲、拉伸過(guò)程中，容易出現(xiàn)損傷。自修復(fù)電子器件可以自動(dòng)修復(fù)損傷，提高器件的可靠性和壽命。
  • 自修復(fù)醫(yī)療材料： 在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，自修復(fù)材料也有著廣闊的應(yīng)用前景。例如，可以用于制造自修復(fù)的人工皮膚、自修復(fù)的骨骼修復(fù)材料等。

  當(dāng)然，聚氨酯彈性體聚醚基自修復(fù)材料的應(yīng)用遠(yuǎn)不止這些，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，它將在更多的領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

  七、未來(lái)的展望：讓自修復(fù)材料走進(jìn)千家萬(wàn)戶

  雖然聚氨酯彈性體聚醚基自修復(fù)材料已經(jīng)取得了很多進(jìn)展，但仍然面臨著一些挑戰(zhàn)。例如，自修復(fù)效率、自修復(fù)速度、自修復(fù)次數(shù)等還需要進(jìn)一步提高。此外，自修復(fù)材料的成本也比較高，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。

  但是，我們有理由相信，隨著科研人員的不斷努力，這些問(wèn)題終將被克服。未來(lái)的自修復(fù)材料，將會(huì)更加智能化、高效化、低成本化。它將像我們?nèi)粘Ｊ褂玫乃芰稀⑾鹉z一樣，走進(jìn)千家萬(wàn)戶，為我們的生活帶來(lái)更多的便利和驚喜。

  想象一下，未來(lái)的世界，我們的衣服可以自動(dòng)修復(fù)破洞，我們的手機(jī)屏幕可以自動(dòng)修復(fù)劃痕，我們的道路可以自動(dòng)修復(fù)裂縫……這是一個(gè)多么美好的世界啊！

  后，感謝各位朋友的耐心聆聽(tīng)！希望今天的講座，能讓大家對(duì)聚氨酯彈性體聚醚基自修復(fù)材料有一個(gè)更深入的了解。如果大家對(duì)這個(gè)領(lǐng)域感興趣，歡迎加入我們的研究隊(duì)伍，一起探索材料的“超能力”，創(chuàng)造更美好的未來(lái)！

  謝謝大家！

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  聯(lián)系人： 吳經(jīng)理

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  聚氨酯防水涂料催化劑目錄

  • NT CAT 680 凝膠型催化劑，是一種環(huán)保型金屬?gòu)?fù)合催化劑，不含RoHS所限制的多溴聯(lián)、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類有機(jī)錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。

  • NT CAT C-14 廣泛應(yīng)用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機(jī)硅體系；

  • NT CAT C-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，比A-14活性低；

  • NT CAT C-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用和一定的耐水解性，組合料儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)；

  • NT CAT C-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系，在該系列催化劑中催化活性強(qiáng)，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；

  • NT CAT C-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有很強(qiáng)的延遲效果，與水的穩(wěn)定性較強(qiáng)；

  • NT CAT C-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，良好的流動(dòng)性和耐水解性；

  • NT CAT C-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用；

  • NT CAT C-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，可用來(lái)替代A-14，添加量為A-14的50-60%；

  • NT CAT MB20 凝膠型催化劑，可用于替代軟質(zhì)塊狀泡沫、高密度軟質(zhì)泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質(zhì)泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機(jī)錫相對(duì)較低；

  • NT CAT T-12 二月桂酸二丁基錫，凝膠型催化劑，適用于聚醚型高密度結(jié)構(gòu)泡沫，還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等；

  • NT CAT T-125 有機(jī)錫類強(qiáng)凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，T-125催化劑對(duì)氨基甲酸酯反應(yīng)具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩(wěn)定性，適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應(yīng)用中。