可回收可自愈合的3D打印热固性塑料材料

研究人员通过利用可逆反应的交联策略使材料可以在热塑和热固之间进行转换,意味着热固性塑料或弹性体可以回收再加工使用,大家可以在本站(gaofenzi.org)检索相关的文章阅读。

研究人员利用类似的策略制备了一系列材料,他们选择可逆的DA反应(狄尔斯-阿尔德反应)作为交联方法,通过改变交联度,材料质地从超软到极度坚硬,而且是3D可打印的,可自我修复,可回收再利用的,热塑和热固之间可以相互转换,并且可以在空气中或水下彼此自然粘附。

首先制备一种包含呋喃结构的线性母体聚合物,该聚合物性能软具有可塑性,然后使用包含马来酰亚胺的刚性分子作为交联小分子,通过DA反应对母体聚物链进行化学交联形成更坚硬的热固性材料。通过调节交联度,他们可以合成不同软硬度的材料,其中创建的最坚硬的材料比最柔软的材料强1000倍。

3D打印自修复材料

但是,这中DA交联反应也是可逆的。当温度足够高时(120摄氏度),这些交联分子脱离聚合物交联网络链会解开交联网络,从而使材料恢复到交联前原料的状态,具有可塑性。在室温下,材料会重新交联硬化,因此,如果这些材料在环境温度下有任何撕裂,都能进行自我的修复。研究人员指出,对于不同的硬度水平,交联剂从预聚物链上解离或脱离的温度相对相同,此属性对于使用这些材料进行3D打印很有用。无论它们是软的还是硬的,都可以在相同的温度下将其熔化,然后进行打印成型。随着3D零件冷却到室温,不同的层将无缝连接(材料交联),从而排除了外部额外固化或任何其他化学处理的需要。

由于聚合物交联的可逆性,因此,3D打印的零件可以很容易地熔化,然后作为回收再利用。换句话说,在被成型为一种形状之后,可以仅通过加热再成型使它们变为不同的形状,实现了所谓的热固性材料的回收再利用。

参考文献:
1、Qing Zhou et al, A Tailorable Family of Elastomeric‐to‐Rigid, 3D Printable, Interbonding Polymer Networks, Advanced Functional Materials (2020). DOI: 10.1002/adfm.202002374

2、https://today.tamu.edu/2020/08/17/versatile-new-material-family-could-build-realistic-prosthetics-futuristic-army-platforms/

发布者

高分子

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