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07. Apr 2021 // Produktion & Labor

Selbstheilender und dehnbarer Polyurethanfilm

Eine neue Arbeit berichtet über einen wasserbasierten Polyurethan-Film, der über multiple Wasserstoffbrückenbindungen hergestellt wird und sowohl bei Raumtemperatur selbstheilend als auch dehnbar ist.
Ein Riss heilte bei Raumtemperatur in einer Woche vollständig aus.  
Bildquelle: kwanchaift - stock.adobe.com (Symbolbild).

Es wird über eine einfache Strategie zur Herstellung von selbstheilendem kationischem Polyurethan auf Wasserbasis (WPU/TAx) berichtet, bei der Vernetzungen über Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Gerbsäure (TA) und den starren Strukturen von linearem WPU gebildet werden.

Die Rissbildung konnte im Luftzustand bei Raumtemperatur in einer Woche ohne äußere Stimulation vollständig ausheilen. Die Heilungszeit kann weitgehend auf 3 Stunden reduziert werden, wenn die Probe bei 50 °C behandelt wird.

Die starre Struktur, die mehrere Arten von H-Bindungen enthält, die als geordnete H-Bindungen und ungeordnete Bindungen klassifiziert werden, ist der Hauptgrund für die Selbstheilungseigenschaft, die durch das Infrarotspektrum unterstützt wird.

Verbesserten mechanischen Eigenschaften

Diese H-Bindungen sind auch für die stark verbesserten mechanischen Eigenschaften von WPU verantwortlich. Die maximale Zugfestigkeit und der Elastizitätsmodul von WPU/TA5.1 sind doppelt bzw. 2,5 mal so hoch wie die von reinem WPU, bis zu 32 MPa und 2,44 MPa. Die Kombination aus verbesserten mechanischen Eigenschaften und Selbstheilung unter moderaten Bedingungen wird durch einfaches Mischen von WPU-Dispersion und wässriger Gerbsäurelösung erreicht.

Die Studie wurde veröffentlicht in Progress in Organic Coatings, Volume 151, February 2021.

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