纳米黏土增强热塑性聚氨酯自修复材料的力学-愈合行为研究及其性能优化

本文研究了含聚己内酯（PCL）和蒙脱土纳米颗粒的热塑性聚氨酯（TPU）自修复体系，通过溶剂浇铸法制备样品，发现含3 wt.%纳米黏土的样品拉伸强度提升74%（达18.5 MPa），并在120℃热处理40分钟后实现最佳修复效率。该材料兼具疏水性、形状记忆和玻璃化转变温度优化特性，为智能医疗器械、4D打印等领域提供新思路。

　　

Highlight

材料

本研究采用意大利E-Paflex公司生产的热塑性聚氨酯（TPU）作为基体材料，该弹性体为饱和聚酯型TPU。选用分子量60,000的聚己内酯（PCL）构建自修复系统，这种热塑性聚酯源自ε-己内酯单体，熔点范围60-65℃，断裂伸长率高达1700%。

力学性能

对8组主样品进行拉伸测试发现：未添加纳米颗粒的TPCL0样品强度最低（10.6 MPa），添加1 wt.%纳米颗粒后升至13.3 MPa。含3 wt.%纳米黏土的样品表现最优，拉伸强度较空白组提升74%，同时保持优异的自修复效率（120℃/40min处理）。

结论

基于可逆键机制的热塑性聚氨酯自修复系统中，37 wt.% PCL与3 wt.%蒙脱土纳米颗粒的配比展现出最佳协同效应。该体系不仅实现18.5 MPa的拉伸强度，还兼具表面疏水性和形状记忆能力，为智能生物医学材料开发提供了新范式。

（注：翻译部分严格遵循了术语规范，如TPU/PCL等缩写保留原文并添加中文注释，温度单位使用°C，百分比符号保持wt.%格式，力学单位采用MPa。通过"协同效应"、"新范式"等措辞增强专业性表述的生动性。）