自修复材料PPT课件
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• 使用该弹性体提高许多塑料零件安全和持续性方面的机会， 应用范围极广，如在汽车、房屋、电器元件和生物材料。 该技术的重大意义在于可避免资源与资金的浪费；
• 因为当前聚合物(脲聚氨酯)复合材料相对较软，未来的工 作将集中在更强的高分子材料，这对于我们既是挑战也是 机遇！
谢谢观看
反应消耗了IPDI中的-NCO，所以产物中-NCO峰值减小，
聚 由该峰面积可以判断反应是否结束。由于聚氨酯的生成，
氨 酯
1720cm-1 处为-C=O伸缩振动峰，1534cm-1 处为-NH（酰 胺大-C概I-IO带在-键）1伸3弯8缩0曲c振m振-动1动处峰峰为，；-C由1H4于37弯0P曲cPmG振-中1 动处只峰为有；-羟C1H基220弯与0 曲cCm连振-1接动左，峰右而，为
由于共价键作用力比超分子间作用力强， 前者比后者有更好的机械强度
两小时内97%的愈 合效率，手动拉伸 时也不会断裂
Step1
• 作为复分解反应模型
R 有无催化剂 平衡时间
NH2
NH2
CH3
有
无
无
1h
22h
24h
证明芳香族双硫键无 需催化剂亦可以转化
Step2 具有异氰酸端基的聚氨酯预聚物的合成
曲振动
• t=0时刻，3477cm-1 处为PPG中-OH伸缩振动峰，反应结
束后-OH消失，由于生成了聚氨酯，故3340cm-1 为-NH
伸动缩峰振反动应峰前；后均30存00在-27；002c2m58-1c处m-为1 处-C为HI2PD、I-中CH-N3C的O伸伸缩缩振
振动峰，2264cm-1 处为产物中-NCO伸缩振动峰，由于
• PPG5（聚丙二醇）和IPDI（异佛尔酮二异氰酸酯）合成三 异氰酸端基-聚氨酯预聚物6。
• 红外谱图如下：
聚氨酯通式
-
产物6 CH -
- PPG中 中 - NH
2
、-
NC O 具体- 分析见下页
OH 伸 CH 伸 C
伸 缩
缩 振
3伸 缩
缩 振
= O
振 动 振 动伸
动
动
缩
振-NH （
动酰胺II
带）弯
Step4 自修复材料的合成以及自修复实验的演示
• 将上述合成的聚氨酯预聚物6和8与1a反应合成目标产物聚 （脲聚氨酯）9a，由于产物中生成了脲基，而反应物中的NCO消失，故有如下谱图：
CH
具体分析-见下页
2
、-
N CH
H 伸
3伸 缩
缩振
振动
动
NC O 伸 缩 振
中C= O 伸 缩 振
-
NH 弯 曲 振 动
Step5
CH
-
2
、-
N CH
H 伸
3伸 缩
缩振
振动
动
- 中- 中NC C= NO OH 伸 伸弯 缩 缩曲 振 振振 动 动动
酯中-
C=O 伸缩 振动
• 基于芳香族二硫化物复分解反应的一种新型聚（脲聚氨酯） 热固性自修复弹性体已成功制备，这种新的自愈热固性弹 性体与当前商业材料的相似性使它非常引人注意；
动动
酯中-
C=O 伸缩 振动
3300cm-1 左右为-NH伸缩振动峰，随着反应的进行峰逐 渐变宽，这是由于生成了聚（脲聚氨酯），脲基的生成
增加了-NH键的比例；3000-2700cm-1 处为 -CH2 、-CH3 的伸缩振动峰反应前后均存在；2284cm-1 处为反应物中 -NCO伸缩振动峰，随着反应的进行-NCO逐渐减少，故 该峰也逐渐变低直至消失；由于反应物是聚氨酯，
1720cm-1 处为酯基中-C=O伸缩振动峰，随着聚（脲聚 氨酯）的生成，脲基的出现使1650 cm-1 处峰逐渐变高 ，为脲基中-C=O伸缩振动峰；1540cm-1 左右同之前的 反应物中-NH弯曲振动峰,由于脲基的生成，-NH 所处化 学环境发生了变化，可能变成双峰；1470-1350 cm-1 范 围内为-CH2、-CH3弯曲振动峰；1200 cm-1 左右为-C-O键伸缩振动峰，基本无变化。
通 在产物中酯键的生成则增加了-C-O-键，故后者峰更高。
式
中
特
Step3
由于步骤3与步骤2所用反应物几乎等同，所以红外光谱图变化也基 本一致，故其分析同上。
-
产物6 CH
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
PPG中
-
中NH
2
、-
OH 伸 CH
伸 缩
缩 振
3伸 缩
振动振
动
动
-
NO伸缩振动C-C=O伸缩 振-NH （ 动酰胺II 带）弯 曲振动
基于芳香族二硫化物自修复弹性体的相关探索
2015.05.06
• 自修复材料简介 • 无需干预诱导的自修复弹性体 • 目标弹性体的合成、表征、分析 • 总结
• 定义：自修复材料是一类拥有结构上自愈合能力的智能材 料，这种能力能修复由于长期的机械使用所造成的损害。
• 自修复材料的发展意义：材料的宏观至微观损伤都会改变 材料的热学、力学乃至声学性能，严重时可致整个材料报 废。面对一些肉眼不可见的损伤，材料的自修复功能将发 挥极大作用。现今已发现、发展出一些具备自修复能力的 高分子及陶瓷材料，它们能够在降解之前使用更长的时间， 甚至可以减少由于材料报废而造成的损失。（延长材料使 用寿命、增强其抗疲劳性）
• 因为当前聚合物(脲聚氨酯)复合材料相对较软，未来的工 作将集中在更强的高分子材料，这对于我们既是挑战也是 机遇！
谢谢观看
反应消耗了IPDI中的-NCO，所以产物中-NCO峰值减小，
聚 由该峰面积可以判断反应是否结束。由于聚氨酯的生成，
氨 酯
1720cm-1 处为-C=O伸缩振动峰，1534cm-1 处为-NH（酰 胺大-C概I-IO带在-键）1伸3弯8缩0曲c振m振-动1动处峰峰为，；-C由1H4于37弯0P曲cPmG振-中1 动处只峰为有；-羟C1H基220弯与0 曲cCm连振-1接动左，峰右而，为
由于共价键作用力比超分子间作用力强， 前者比后者有更好的机械强度
两小时内97%的愈 合效率，手动拉伸 时也不会断裂
Step1
• 作为复分解反应模型
R 有无催化剂 平衡时间
NH2
NH2
CH3
有
无
无
1h
22h
24h
证明芳香族双硫键无 需催化剂亦可以转化
Step2 具有异氰酸端基的聚氨酯预聚物的合成
曲振动
• t=0时刻，3477cm-1 处为PPG中-OH伸缩振动峰，反应结
束后-OH消失，由于生成了聚氨酯，故3340cm-1 为-NH
伸动缩峰振反动应峰前；后均30存00在-27；002c2m58-1c处m-为1 处-C为HI2PD、I-中CH-N3C的O伸伸缩缩振
振动峰，2264cm-1 处为产物中-NCO伸缩振动峰，由于
• PPG5（聚丙二醇）和IPDI（异佛尔酮二异氰酸酯）合成三 异氰酸端基-聚氨酯预聚物6。
• 红外谱图如下：
聚氨酯通式
-
产物6 CH -
- PPG中 中 - NH
2
、-
NC O 具体- 分析见下页
OH 伸 CH 伸 C
伸 缩
缩 振
3伸 缩
缩 振
= O
振 动 振 动伸
动
动
缩
振-NH （
动酰胺II
带）弯
Step4 自修复材料的合成以及自修复实验的演示
• 将上述合成的聚氨酯预聚物6和8与1a反应合成目标产物聚 （脲聚氨酯）9a，由于产物中生成了脲基，而反应物中的NCO消失，故有如下谱图：
CH
具体分析-见下页
2
、-
N CH
H 伸
3伸 缩
缩振
振动
动
NC O 伸 缩 振
中C= O 伸 缩 振
-
NH 弯 曲 振 动
Step5
CH
-
2
、-
N CH
H 伸
3伸 缩
缩振
振动
动
- 中- 中NC C= NO OH 伸 伸弯 缩 缩曲 振 振振 动 动动
酯中-
C=O 伸缩 振动
• 基于芳香族二硫化物复分解反应的一种新型聚（脲聚氨酯） 热固性自修复弹性体已成功制备，这种新的自愈热固性弹 性体与当前商业材料的相似性使它非常引人注意；
动动
酯中-
C=O 伸缩 振动
3300cm-1 左右为-NH伸缩振动峰，随着反应的进行峰逐 渐变宽，这是由于生成了聚（脲聚氨酯），脲基的生成
增加了-NH键的比例；3000-2700cm-1 处为 -CH2 、-CH3 的伸缩振动峰反应前后均存在；2284cm-1 处为反应物中 -NCO伸缩振动峰，随着反应的进行-NCO逐渐减少，故 该峰也逐渐变低直至消失；由于反应物是聚氨酯，
1720cm-1 处为酯基中-C=O伸缩振动峰，随着聚（脲聚 氨酯）的生成，脲基的出现使1650 cm-1 处峰逐渐变高 ，为脲基中-C=O伸缩振动峰；1540cm-1 左右同之前的 反应物中-NH弯曲振动峰,由于脲基的生成，-NH 所处化 学环境发生了变化，可能变成双峰；1470-1350 cm-1 范 围内为-CH2、-CH3弯曲振动峰；1200 cm-1 左右为-C-O键伸缩振动峰，基本无变化。
通 在产物中酯键的生成则增加了-C-O-键，故后者峰更高。
式
中
特
Step3
由于步骤3与步骤2所用反应物几乎等同，所以红外光谱图变化也基 本一致，故其分析同上。
-
产物6 CH
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
PPG中
-
中NH
2
、-
OH 伸 CH
伸 缩
缩 振
3伸 缩
振动振
动
动
-
NO伸缩振动C-C=O伸缩 振-NH （ 动酰胺II 带）弯 曲振动
基于芳香族二硫化物自修复弹性体的相关探索
2015.05.06
• 自修复材料简介 • 无需干预诱导的自修复弹性体 • 目标弹性体的合成、表征、分析 • 总结
• 定义：自修复材料是一类拥有结构上自愈合能力的智能材 料，这种能力能修复由于长期的机械使用所造成的损害。
• 自修复材料的发展意义：材料的宏观至微观损伤都会改变 材料的热学、力学乃至声学性能，严重时可致整个材料报 废。面对一些肉眼不可见的损伤，材料的自修复功能将发 挥极大作用。现今已发现、发展出一些具备自修复能力的 高分子及陶瓷材料，它们能够在降解之前使用更长的时间， 甚至可以减少由于材料报废而造成的损失。（延长材料使 用寿命、增强其抗疲劳性）