Constructing Self‐Strengthening High‐Temperature and Corrosion‐Resistant Polyurea Coatings via Weak‐To‐Strong Bond Conversion

聚脲 材料科学 聚合物 复合材料 盐(化学) 模数 海因 聚天冬氨酸 复合数 粘结强度 刚度(电磁) 化学工程 弹性模量 剪切模量 腐蚀 转化膜 热稳定性 剪切(地质) 不稳定性 动态力学分析 酰亚胺 能量转换效率
作者
Qianru Yin,Tong Liu,Xinshu Sun,Zi Wang,Jing Yuan,Zhewei Xu,Haotian Fan,Baohua Guo,Jiaxin Shi,Jun Xu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (51)
标识
DOI:10.1002/adfm.76217
摘要

ABSTRACT Conventional polymer coatings often fail in harsh environments due to structural instability at elevated temperatures and insufficient salt corrosion resistance. Here we establish a thermally triggered weak‐to‐strong bond conversion strategy to create filler‐free, transparent polyaspartic polyurea (PAPU) coatings from low‐cost industrial feedstocks, polyaspartic esters and polyisocyanate. Upon heating, hindered urea linkages in PAPU irreversibly convert to rigid hydantoin rings, enhancing crosslinking density and chain rigidity without unstable moieties or fillers. The optimized formulation maintains excellent mechanical properties (tensile strength > 50 MPa, Young's modulus 1.2–1.4 GPa) after 72 h at 200°C, with T g increasing from 48°C to 118°C. It exhibits ultrahigh lap shear strength (26.1 MPa) on steel, surpassing most high‐performance adhesives. In a 4‐week salt spray test, its low‐frequency impedance modulus (|Z| 0.01 Hz ) remains 4.29 × 10 1 1 Ω·cm 2 , outperforming silicone‐based and composite coatings reported previously. The “weak‐to‐strong” mechanism provides a versatile design strategy for high‐performance polymeric materials. This work demonstrates an in‐situ bond conversion route to self‐reinforcing, heat‐resistant, and corrosion‐protective polymer coatings, offering a generalizable design principle for extreme‐environment materials.
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