Mechanically Robust Poly(urethane‐urea) Elastomers Under Extreme Temperatures, Humidity, and Solvent Exposure

材料科学 弹性体 韧性 复合材料 热塑性弹性体 六亚甲基二异氰酸酯 极限抗拉强度 氢键 降级(电信) 聚合物 聚己内酯 肿胀 的 分层(地质) 断裂韧性 热塑性塑料 艾氏冲击强度试验 石墨烯 溶剂 肖氏硬度计 复合数 聚酯纤维 拉伸试验 抵抗
作者
Jianliang Qin,H. Feng,Gaohong He,He Zhu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (39)
标识
DOI:10.1002/adfm.202529017
摘要

ABSTRACT Poly(urethane‐urea) (PUU) elastomers crosslinked by hydrogen bonds have high mechanical properties, making them a great candidate for high‐performance thermoplastic elastomers (TPEs). However, due to the dynamic nature of hydrogen bonds, they are easily affected by heat, water, or solvents, resulting in rapid mechanical degradation. Herein, we report a robust PUU elastomer constructed from polycaprolactone (PCL), hexamethylene diisocyanate (HDI), and dodecanedioyl dihydrazide (DD). Our design leverages the conformational flexibility of HDI and DD to enable efficient packing of carbamate and acylsemicarbazide groups in hard segments. By increasing their content, the total number of hydrogen bonds is significantly enhanced without sacrificing bonding efficiency, yielding more cohesive and stable hard‑segment clusters that can resist degradation by heat, water, or solvents. The optimized PCL‑1.67DD exhibits ultra‑high mechanical properties, with a tensile strength of 77.7 MPa, toughness of 629.8 MJ m −3 , and fracture energy of 642.3 kJ m −2 . Notably, PCL‑1.67DD retains excellent performance at extreme temperatures, demonstrating a high toughness of 264.2 MJ m −3 at 120°C. The material shows negligible swelling in water across pH 2‐12 and exceptional resistance to diverse organic solvents. Additionally, PCL‐1.67DD demonstrates excellent degradability and recyclability. These findings present a versatile strategy for next‑generation TPEs with combined mechanical robustness, environmental stability, and sustainability.
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