作者：Haolang Liu, Shuiquan Li, Meichen Wang, Huihui Liu, Jin Jiang, Shuyang Shao, Zhi Wang
关键字：Hydrogen bondingPolyurethaneBenzoxazineTougheningOil-water separation
论文来源：期刊
发表时间：2023年

热固性树脂由于其高强度优异的热稳定性和出色的加工能力，是一种常用作油水分离基体涂层的聚合物，但它具有脆性。最近，通过各种方法和材料在增韧热固性树脂方面取得了令人瞩目的进展，但这通常以牺牲其他理想的性能为代价，包括机械强度、热稳定性和加工性。因此，主要的挑战仍然是找到在不损害其其他有利属性的情况下提高热固性缰绳韧性的方法。

苯并恶嗪是一种新型热固性树脂，分子设计灵活，收缩率低，固化时不释放小分子。相应的聚苯并恶嗪表现出低表面能、低吸水率、优异的热稳定性、介电能力、阻燃性和机械强度。它们可用作油水分离涂层的基质。然而，聚苯并恶嗪也患有脆性。聚苯并恶嗪的传统增韧方法存在颗粒分散问题，以及热塑性塑料和橡胶的加工性能和热性能恶化问题。因此，迫切需要增强聚苯甲嗪韧性的新概念。在处理聚合物体系时，考虑氢键相互作用非常重要。研究表明，氢键存在于聚氨酯[22]，聚乙烯醇[23]和橡胶[24]中。2020年，我们集团提出了使用牺牲键提高聚苯并恶嗪韧性的想法。因此，严重含有氢键的聚合物，如硫脲聚合物发展为添加剂，以调节聚苯并恶嗪中氢键的类型和数量。结果揭示了不同性能之间的令人印象深刻的折衷，包括韧性、强度、热稳定性和可加工性。因此，仍需要开发更多方法来调节牺牲键（氢键），以进一步提高苯并恶嗪的综合性能。

聚氨酯是具有耐油性、耐磨性、耐低温性、耐老化性、高硬度和弹性等优异性能的多功能材料。它还具有很多 氢键 。它们可以通过异氰酸酯与多元醇反应轻松合成，并且通常用作聚苯并恶嗪的增韧剂。然而，聚氨酯改性聚苯并恶嗪体系主要关注化学结构和交联密度引起的性能改进，而对其中的氢键关注不足。最近，在离子液体中咪唑和氨基甲酸酯之间形成一系列具有致密氢键的离子液体增强聚苯并恶嗪/聚氨酯（聚（DHB/PU））薄膜被开发出来。这些薄膜可以增强系统的兼容性和机械性能。然而，链长对机械性能的内在影响尚未深入讨论，这可能需要更复杂的工作来分离固化结构、氢类型和含量以及长链聚合物的柔软性对产品性能的贡献，例如机械性能和热稳定性。

本文设计了两种分子量相似但主链中醚基含量不同的新型聚氨酯，在不干扰固有链长度的情况下使聚苯并恶嗪增韧。本文对1，4-丁二醇基聚氨酯（BPU）和三甘醇基聚氨酯（TPU）的改性体系进行了比较。TPU改性聚苯并恶嗪表现出共聚行为、均匀结构和较高的氢键含量，因此具有20.44 kJ·m2的冠军韧性、29 °C时的炭化率800%、5B相应涂层的附着力和6H的硬度，同时提高了加工性能。此外，TPU改性聚苯并恶嗪基介孔SiO2智能涂料成功从疏水性转变为亲水性，油水分离通量为≥3000 L·m2·h1，是油水分离涂料的候选者。