Самовосстанавливающиеся полиуретаны на основе природного сырья

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

На основе фурфурилглицидилового эфира – продукта, получаемого из фурфурола, синтезированы диольные удлинители цепи. С использованием этих удлинителей и бисмалеимидного отвердителя получены полиуретаны с эффектом термического самовосстановления посредством обратимой реакции Дильса–Альдера. Строение синтезированных полимеров доказано методом ИК-спектроскопии. Также определены термические и физико-механические свойства материалов. Методом дифференциальной сканирующей калориметрии показан циклический характер протекания прямой и обратной реакции Дильса–Альдера. С помощью метода сканирующей электронной микроскопии проведена визуальная оценка способности материала к самовосстановлению. Количественная оценка (эффективность самовосстановления модуля Юнга и предела прочности) проведена при помощи динамометрического анализа исходных и восстановленных образцов полимеров. Показано влияние содержания динамических связей на свойства полиуретанов, а также эффективность самозалечивания.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Е. О. Платонова

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук; Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук

Author for correspondence.
Email: e-o-platonova@yandex.ru
Russian Federation, 119991 Москва, ул. Косыгина, 4; 119334 Москва, ул. Вавилова, 28, стр. 1

П. Ф. Пономарева

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук

Email: e-o-platonova@yandex.ru
Russian Federation, 119991 Москва, ул. Косыгина, 4

И. В. Третьяков

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук

Email: e-o-platonova@yandex.ru
Russian Federation, 119991 Москва, ул. Косыгина, 4

Е. С. Афанасьев

Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук

Email: e-o-platonova@yandex.ru
Russian Federation, 119334 Москва, ул. Вавилова, 28, стр. 1

С. М. Фролов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук

Email: e-o-platonova@yandex.ru
Russian Federation, 119991 Москва, ул. Косыгина, 4

Я. О. Межуев

Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: e-o-platonova@yandex.ru
Russian Federation, 119334 Москва, ул. Вавилова, 28, стр. 1; 125047 Москва, Миусская пл., 9

References

  1. Research P. Polyurethane Market (By Product: Rigid Foam, Flexible Foam, Coatings, Adhesives & Sealants, Elastomers, Others; By Raw Material: Polyol, MDI, TDI, Others; By Application: Furniture & Interiors, Construction, Electronics & Appliances, Automotive, Footwear, Packaging, Others) - Global Industry Analysis, Size, Share, Growth, Trends, Regional Outlook, and Forecast 2023-2032 [Электронный ресурс]. 2024. - URL: https://www.precedenceresearch.com/polyurethane-market (Дата обращения 03.05.2024).
  2. Weng F., Liu X., Koranteng E., Ma N., Wu Z., Wu Q. // Polym. Compos. 2019. V. 40. № 12. P. 4694.
  3. Wang S., Liu Z., Zhang L., Guo Y., Song J., Lou J., Guan Q., He C., You Z. // Mater. Chem. Frontiers. 2019. V. 3. № 9. P. 1833.
  4. Fan W., Zhang Y., Li W., Wang W., Zhao X., Song L. // Chem. Eng. J. 2019. V. 368. P. 1033.
  5. Mirmohseni A., Akbari M., Najjar R., Hosseini M. // J. Appl. Polym. Sci. 2019. V. 136. № 8. P. 47082.
  6. Deng Y., Dewil R., Appels L., Ansart R., Baeyens J., Kang Q. // J. Environment. Management. 2021. V. 278. P. 111527.
  7. Gama N., Godinho B., Marques G., Silva R., Barros-Timmons A., Ferreira A. // Polymer. 2021. V. 219. P. 123561.
  8. Akindoyo J.O., Beg M.D.H., Ghazali S., Islam M.R., Jeyaratnam N., Yuvaraj A.R. // RSC Adv. 2016 V. 6. № 115. P. 114453.
  9. Zhang Y., Broekhuis A.A., Picchioni F. // Macromolecules. 2009. V. 42. № 6. P. 1906.
  10. Liu J., Ma X., Tong Y., Lang M. // Appl. Surfa. Sci. 2018. V. 455. P. 318.
  11. Chang K., Jia H., Gu S.-Y. // Eur. Polym. J. 2019. V. 112. P. 822.
  12. Liang Z., Huang D., Zhao L., Nie Y., Zhou Z., Hao T., Li S. // J. Inorgan. Organomet. Polymers Mater. 2021. V. 31. № 2. P. 683.
  13. Bhattacharya S., Phatake R.S., Nabha Barnea S., Zerby N., Zhu J.-J., Shikler R., Lemcoff N.G., Jelinek R. // ACS Nano. 2019. V. 13. № 2. P. 1433.
  14. Coope T., Turkenburg D., Fischer H., Luterbacher R., Bracht H., Bond I. // Smart Mater. Struct. 2016. V. 25. P. 084010.
  15. Platonova E.O., Vlasov E., Pavlov A.A., Kireynov A., Nelyub V.A., Polezhaev A.V. // J. Appl. Polym. Sci. 2019. V. 136. № 33. P. 47869.
  16. Shahidzadeh M., Khansari Varkaneh Z., Ramezanzadeh B., Zamani Pedram M., Yarmohammadi M. // Progr. Org. Coatings. 2020. V. 140. P. 105503.
  17. Wei Y., Du X., Ma X., Zhao K., Zhang S., Bai Y. // Polym. Bull. 2017. V. 74. № 9. P. 3907.
  18. Adzima B.J., Aguirre H.A., Kloxin C.J., Scott T.F., Bowman C.N. // Macromolecules. 2008. V. 41. № 23. P. 9112.
  19. Kavitha A.A., Singha N.K. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2009. V. 1. № 7. P. 1427.
  20. Kloxin C.J., Scott T.F., Adzima B.J., Bowman C.N. // Macromolecules. 2010. V. 43. № 6. P. 2643.
  21. Marref M., Mignard N., Jegat C., Taha M., Belbachir M., Meghabar R. // Polym. Int. 2013. V. 62. № 1. P. 87-98.
  22. Scheltjens G., Diaz M.M., Brancart J., Van Assche G., Van Mele B. // React. Funct. Polymers. 2013. V. 73. № 2. P. 413.
  23. Gandini A., Carvalho A.J.F., Trovatti E., Kramer R.K., Lacerda T. M. // Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2018. V. 120. № 1. P. 1700091.
  24. Karami Z., Zohuriaan-Mehr M., Kabiri K., Ghasemi Rad N. // Polymers from Renewable Resources. 2019. V. 10. № 1–3. P. 27.
  25. Liu Y.-L., Hsieh C.-Y. // J. Polym. Sci., Polym. Chem. 2006. V. 44. № 2. P. 905.
  26. Strachota B., Morand A., Dybal J., Matějka L. // Polymers. 2019. V. 11. № 6. P. 930.
  27. Willocq B., Odent J., Dubois P., Raquez J.-M. // RSC Adv. 2020. V. 10. № 23. P. 13766.
  28. Menon A.V., Madras G., Bose S. // Polym. Chem. 2019. V. 10. № 32. P. 4370.
  29. Gaina C., Ursache O., Gaina V., Varganici C. D. // eXPRESS Polym. Lett. 2013. V. 7. P. 636.
  30. Goussé C., Gandini A., Hodge P. // Macromolecules. 1998. V. 31. № 2. P. 314.
  31. Petrova T.V., Solodilov V.I., Kabantseva V.E., Karelina N.V., Polezhaev A.V. // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2019. V. 683. P. 012070.
  32. Platonova E., Chechenov I., Pavlov A., Solodilov V., Afanasyev E., Shapagin A., Polezhaev // Polymers. 2021. V. 13. № 12. P. 1935.
  33. Froidevaux V., Borne M., Laborbe E., Auvergne R., Gandini A., Boutevin B. // RSC Adv. 2015.V. 5. № 47. P. 37742.
  34. Cuvellier A., Verhelle R., Brancart J., Vanderborght B., Van Assche G., Rahier H. // Polym. Chem. 2019. V. 10. № 4. P. 473.
  35. Faucher J.A. // J. Polym. Sci., Polym. Lett. 1965. V. 3. № 2. P. 143.
  36. Бакирова И.Н., Романов Д.А., Губанов Э.Ф., Зенитова Л.А. // Высокомолек. соед. Б. 1998. Т. 40. № 10. С. 1666.
  37. Wang W., Ping P., Chen X., Jing X. // Eur. Polym. J. 2006. V. 42. № 6. P. 1240.
  38. Teitelbaum B.Y., Yagfarova T.A., Aleyev K.M., Khasanov M.K., Gafurov F.S. // J. Тhermal Аnalysis. 1984. V. 29. № 2. P. 227.
  39. Yu S., Zhang R., Wu Q., Chen T., Sun P. // Adv. Mater. 2013. V. 25. № 35. P. 4912.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Formula 1

Download (50KB)
Indexing metadata
3. Formula 2

Download (45KB)
Indexing metadata
4. Formula 3

Download (94KB)
Indexing metadata
5. Fig. 1. IR-ATR spectra of trifurandiol (1), polyurethanes PU-TF0 (2), PU-TF1 (3), PU-TF2 (4) and PU-TF3 (5). Colored figures can be viewed in the electronic version.

Download (256KB)
Indexing metadata
6. Fig. 2. TGA (a) and DTG (b) curves of polyurethanes PU-TF1 (1), PU-TF2 (2) and PU-TF3 (3).

Download (182KB)
Indexing metadata
7. Fig. 3. DSC curves of polymers PU-TF1 (1), PU-TF2 (2) and PU-TF3 (3): solid line – first heating, dashed line – second heating, dotted line – cooling.

Download (142KB)
Indexing metadata
8. Fig. 4. TMA curves of polymers PU-TF1 (1), PU-TF2 (2) and PU-TF3 (3).

Download (96KB)
Indexing metadata
9. Fig. 5. Swelling curves of the original polymers PU-TF1 (1), PU-TF2 (2) and PU-TF3 (3) (a), as well as twice processed polymers PU-TF1 (b), PU-TF2 (c) and PU-TF3 (d); b–d: 1 – 0 cycle, 2 – 1 cycle, 3 – 2 cycle.

Download (346KB)
Indexing metadata
10. Fig. 6. Typical loading diagrams of PU-TF1 (1), PU-TF2 (2) and PU-TF3 (3).

Download (88KB)
Indexing metadata
11. Fig. 7. Change in the tensile strength (a), elastic modulus (b) of PU-TF1 (1), PU-TF2 (2), PU-TF3 (3) during secondary processing, and the relative elongation of PU-TF1 (1), PU-TF2 (2) and PU-TF3 (3) samples during cyclic processing (c).

Download (281KB)
Indexing metadata
12. Fig. 8. SEM images of a PU-TF3 film sample before (a) and after (b) thermal healing.

Download (290KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences