Shape-Memory and Self-Healing Polyurethanes Based on Cyclic Poly(ε-caprolactone)

Wei Chen, Yanyan Zhou, Ying Li, Jun Sun, Xiangqiang Pan, Qian Yu, Nianchen Zhou, Zhengbiao Zhang* and Xiulin Zhu

在高分子科学中，结构与性能的关系一直是一个永恒的话题。环拓扑结构由于其没有链端基,对聚合物性能有着显著的影响。在本工作中,由开环聚合,链端基改性以及双分子关环反应制备得到带有两个明确羟基的环状聚己内酯(PCL),并通过凝胶渗透色谱(GPC),核磁共振氢谱(1H NMR),红外光谱(FT-IR)和基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)对其进行了明确表征。利用环状PCL, 环己烷二异氰酸酯(HDI)和含四个羟基的交联剂交联制备得到具有形状记忆功能的聚氨酯材料。并利用呋喃和马来酰亚胺的DA可逆反应实现材料的自愈合。和线性聚合物相比，环状PCL具有更高的结晶度。研究发现，环状PCL和线状PCL相比，将导致更紧凑的网络结构，结晶度大大降低。聚氨酯的形状记忆效果并不取决于结晶度，而和交联程度有关。环状PCL表现了更高的形状固定率(~ 95%)比线性PCL(~ 80%)。而环状PCL的回复率则略微降低。形状记忆性能的差异是由于环线不同拓扑结构导致不同交联网络引起的。自愈合测试中，环状PCL和线状PCL都显示出良好的和近似的自愈合能力。这项工作为探索环拓扑结构对聚氨酯材料的形状记忆性能的影响提供了一个前所未有的例子，为阐明聚合物材料结构性能之间的关系赋予了一个新的视角。

Polym. Chem., 2016, 7, 6789 – 6797