ikbguИзвестия Кабардино-Балкарского государственного университетаProceedings of the Kabardino-Balkarian State University2221-7789Kabardino-Balkarian State University named after Kh. M. Berbekovikbgu-299Research ArticleХимияChemistryНОВЫЕ ПОЛИУРЕТАНОВЫЕ БЛОК-СОПОЛИМЕРЫ С САМОВОССТАНАВЛИВАЮЩИМИСЯ СВОЙСТВАМИNEW POLYURETHANE BLOCK COPOLYMERS WITH SELF-HEALING PROPERTIESЛокьяеваЗалина АртуровнаLokyaevaZalina Arturovnalokyaevazal@gmail.comЗахароваДарья ВсеволодовнаZakharovaDarya VsevolodovnaЭксакустоПолина ОлеговнаEksakustoPolina OlegovnaСторожукИван ПавловичStorozhukIvan PavlovichПолежаевАлександр ВладимировичПолежаевАлександр ВладимировичМосковский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаРоссияN.E. Bauman Moscow State Technical UniversityRussian FederationИнститут элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской Академии наукРоссияA.N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202230082022124Том 12, № 4 (2026)996Copyright © Локьяева З.А., Захарова Д.В., Эксакусто П.О., Сторожук И.П., Полежаев А.В., 20222022Локьяева З.А., Захарова Д.В., Эксакусто П.О., Сторожук И.П., Полежаев А.В.Lokyaeva Z.A., Zakharova D.V., Eksakusto P.O., Storozhuk I.P., Полежаев А.В.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.izvestiakbsu.ru/jour/article/view/299

Впервые синтезированы и изучены полиуретан-полиалкиленоксидные блок-сополимеры, содержащие фрагменты аддукта, способного к обратимым химическим превращениям по реакции Дильса – Альдера. Все полученные соединения охарактеризованы методами ИК-спектроскопии и вискозиметрии. С помощью методов дифференциальной сканирующей калориметрии и термогравиметрического анализа определены температурные переходы и термическая устойчивость расплавов блок-сополимеров. Эффект самовосстановления подтвержден с помощью процедуры термоциклирования, которой были подвергнуты предварительно поврежденные образцы модифицированных полиуретанов, и «золь-гель» методом. Показана перспективность на-чатых работ по созданию самовосстанавливающихся защитных полиуретановых покрытий.

Polyurethane-polyalkylene oxide block copolymers containing fragments of an adduct capable of reversible chemical transformations by the Diels-Alder reaction have been synthesized and studied for the first time. All obtained compounds were characterized by IR spectroscopy, and viscometry. The temperature transitions and thermal stability of block copolymer melts were determined by using the methods of differential scanning calorimetry and thermogravimetric analysis. The self-healing effect was confirmed using the thermal cycling procedure, which was subjected to pre-damaged samples of modified polyurethanes, and the "sol-gel" method. The perspective of the work begun on the creation of self-healing protective polyurethane coatings are shown.

полиуретанызащитные покрытияблок-сополимерысамовосстановлениереакция Дильса – Альдераpolyurethanesprotective coatingsblock copolymersself-healingDiels – Alder reactionБлагодарности Авторы благодарят проект РНФ 21-73-20117, Фонд содействия инновациям (ФСИ) «АЭРОНЕТ» 14786ГУ/2019 от 12.08.2019 за поддержку синтетической работы, а также Министерство Образования и Науки Российской Федерации и Центр НТИ «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» МГТУ им. Н.Э. Баумана за предоставленную инфраструктуру для выполнения проекта.ReferencesКубица В. Двухкомпонентные полиуретановые краски на водной основе // Химия масляных красок. Доц. 1992. Т. 75. С. 340-347.Kubitza W. Water Based Two-Pack Polyurethane Paints // J. Oil Color Chem. Assoc. 1992. V. 75. P. 340–347.Шоукер С.Х. Двухкомпонентные осополиэфируретановые покрытия для пластмасс // J. Coat. Технология. 1990. Т. 62, N 787. С. 49-55.Shoaker S.H. Two-Component Osopolyester Urethane Coatings for Plastics // J. Coat. Technol. 1990. V. 62, N 787. P. 49–55.Грегорович Б.В., Хазан И. Эффективность травления при воздействии на окружающую среду, а также образование царапин на автомобильных лакокрасочных покрытиях // Prog. Org. Coat. 1994. Т. 24, N 4. С. 131-146.Gregorovich B.V., Hazan I. Environmental Etch Performance, and Scratch and Mar of Automotive Clearcoats // Prog. Org. Coat. 1994. V. 24, N 4. Р. 131–146.Вессо С., Андрие Ж., Лоран П. Воздушно-конвективная сушка и отверждение красок на основе полиуретана на поверхностях из листового формовочного компаунда // J. Coat. Технология. 1998. Т. 70, N 882. С. 67-76.Vessot S., Andrieu J., Laurent P. Air Convective Drying and Curing of Polyurethane-Based Paints on Sheet Molding Compound Surfaces // J. Coat. Technol. 1998. V. 70, N 882. Р. 67–76.Хегедус К.Р., Пулли Д.Ф., Спадафора С.Дж. Обзор технологии нанесения органических покрытий на самолеты ВМС США // J. Coat. Technol. 1989. V. 61. С. 31-44.Hegedus C.R., Pulley D.F., Spadafora S.J. A Review of Organic Coating Technology for US Naval Aircraft // J. Coat. Technol. 1989. V. 61. P. 31–44.Бирваген Г. Новое поколение систем авиационных покрытий // Журнал технологии покрытий. 2001. Т. 73. С. 45-52.Bierwagen G. Next generation of aircraft coatings systems // Journal of Coatings Technology. 2001. V. 73. P. 45–52.Сандерс Х., Фриш К.К. Полиуретаны: химия и технология. Часть I. Химия // Высокополимеры. 2015. Т. 16. С. 354-362.Sanders H., Frish C.K. Polyurethanes: Chemistry and Technology. Part I Chemistry // High Polymers. 2015. V. 16. P. 354–362.Гайт В.В., Капади У.Р., Хундивейл Д.Г. Полиуретановые покрытия: обзор // Paint India. 2003.Gite V.V., Kapadi U.R., Hundiwale D.G. Polyurethane Coatings: An Overview // Paint India. 2003.Т. 53, N 9. С. 47-58.V. 53, N 9. Р. 47–58.Крол П. Методы синтеза, химические и фазовые структуры линейных полиуретанов. Свойства и применение линейных полиуретанов в полиуретановых эластомерах, сополимерах и иономерах // Prog. Матер. наука. 2007. Т. 52, N 6. С. 915-1015.Krol P. Synthesis Methods, Chemical Structures and Phase Structures of Linear Polyurethanes. Properties and Applications of Linear Polyurethanes in Polyurethane Elastomers, Copolymers and Ionomers // Prog. Mater. Sci. 2007. V. 52, N 6. Р. 915–1015.Доренр К.Х., Эбинг Х., Хасслер К., Рамтун Дж., Столлверк Г., Эйбен Р., Нидермейер М., Шустер П. Солнечные модули с прозрачной полиуретановой лицевой стороной и способ их изготовления // US, 7049803 B2[P]. 2009-03-23Dorenr K.H., Ehbing H., Hassler C., Ramthun J., Stollwerck G., Eiben R., Niedermeyer M., Schuster P. Solar Modules with a Transparent Polyurethane Front Side and a Process for Producing Same // US, 7049803 B2[P]. 2009-03-23Шембель Е.М., Шмырева А.А. Фотоэлектрический модуль // US, 0000656A1[P]. 2009-01-01Shembel E.M., Shmyryeva A. Photovoltaic Module // US, 0000656A1[P]. 2009-01-01Шембель Е.М., Шмырева А., Редько В., Пастушкин Т., Тодосийчук Т., Косянчук Л. Прозрачные полимерные материалы для герметизации оптических устройств и фотоэлектрический модуль, использующий этот полимер // US, 0017268A1[P]. 2011-01-27Shembel E.M., Shmyryeva A., Redko V., Pastushkin T., Todosiychuk T., Kosyanchuk L. Transparent Polymer Materials for Encapsulation of Optical Devices and Photovoltaic Module that Uses This Polymer // US, 0017268A1[P]. 2011-01-27Эйткен Р.Р., Джеффс Г.М.Ф. Термопластичные полиуретановые эластомеры на основе алифатических диизоцианатов: термические переходы // Полимер. 2017. Т. 18, N 2. С. 197-198.Aitken R.R., Jeffs G.M.F. Thermoplastic Polyurethane Elastomers Based on Aliphatic Diisocyanates: Thermal Transitions // Polymer. 2017. V. 18, N 2. Р. 197–198.Чаттопадхьяй Д.К., Вебстер Д.С. Термостойкость и огнестойкость полиуретанов // Prog. Polym. Sci. 2009. Т. 34. С. 1068-1133.Chattopadhyay D.K., Webster D.C. Thermal stability and flame retardancy of polyurethanes // Prog. Polym. Sci. 2009. V. 34. P. 1068–1133.Чен Т.А., Войчик Р.Т. Полиуретановые покрытия для металлических и пластиковых поверхностей // Отделка металлов. 2000. Т. 98. С. 1010-1016.Chen T.A., Wojcik R.T. Polyurethane Coatings for Metal and Plastic Substrates // Metal Finishing. 2000. V. 98. P. 1010–1016.Маньин А., Полле Э. Оценка биологической деструкции полиуретанов // Достижения биотехнологии. 2020. Т. 39. С. 107457-107463.Magnin A., Pollet E. Evaluation of biological degradation of polyurethanes // Biotechnology Advances. 2020. V. 39. P. 107457–107463.Акиндойо Дж.О., Бег М.Д.Х., Газали С. Типы полиуретанов, синтез и области применения – обзор // RSC Advances. 2016. Т. 6. С. 114453-14482.Akindoyo J.O., Beg M.D.H., Ghazali S. Polyurethane types, synthesis and applications – a review // RSC Advances. 2016. V. 6. P. 114453–14482.Кураньска М., Процяк А. Инновационные пористые пенополиуретан-полиизоциануратные пены на основе рапсового масла, модифицированные вспенивающимся графитом // Технические культуры и продукты. 2017. Т. 95. С. 316-23.Kurańska M., Prociak A. Innovative porous polyurethane-polyisocyanurate foams based on rapeseed oil and modified with expandable graphite // Industrial Crops and Products. 2017. V. 95. P. 316–23.Коннолли М., Кинг Дж., Шидакер Т. Пултрузионные полиуретановые композитные профили: практические рекомендации по проектированию инжекционных камер, оборудованию для дозирования компонентов и обработке // КОМПОЗИТЫ. 2005. Т. 15. С. 1101-012.Connolly M., King J., Shidaker T. Pultruding Polyurethane Composite Profiles: Practical Guidelines for Injection Box Design, Component Metering Equipment, and Processing // COMPOSITES. 2005. V. 15. P. 1101–012.Бабаарслан О., Сарыоглу Э., Эртек Авджи М. Сравнительное исследование эксплуатационных характеристик многокомпонентных нитей с сердцевинным прядением, содержащих хлопок/ПЭТ/эластан // Журнал текстильного института. 2020. Т. 111. С. 775-784.Babaarslan O., Sarıoğlu E., Ertek Avcı M. A comparative study on performance characteristics of multicomponent core-spun yarns containing cotton/PET/elastane // The Journal of the Textile Institute. 2020. V. 111. P. 775–784.Датта Дж. Исследование термохимического разложения полиуретанового эластомера путем глицеролиза с использованием неочищенного и очищенного глицерина в качестве переэтерификатора // Журнал полимеров и окружающей среды. 2018. Т. 26. С. 166-174.Datta J. Thermo-Chemical Decomposition Study of Polyurethane Elastomer Through Glycerolysis Route with Using Crude and Refined Glycerine as a Transesterification Agent // Journal of Polymers and the Environment. 2018. V. 26. P. 166–174.Ануар Шаруддин С.Д., Абниса Ф., Ван Дауд У.М. Обзор по пиролизу пластиковых отходов // Преобразование энергии и управление ею. 2016. Т. 115. С. 308-326.Anuar Sharuddin S.D., Abnisa F., Wan Daud W.M.A. A review on pyrolysis of plastic wastes // Energy Conversion and Management. 2016. V. 115. P. 308–326.убарев П.А. Защитные износостойкие покрытия на основе модифицированных полиуретанов: дисc канд. тех. наук: 05.23.05 / П.А. Шаляпина; Пенз. гос. ун-т арх-ры и стр-ва. – Пенза, 2014. 128 с.ubarev P.A. Protective wear-resistant coatings based on modified polyurethanes: PhD thesis: 05.23.05 / P.A. Shalyapina; Penza State University of Architecture and Construction. – Penza, 2014. 128 p.Кемона А., Пиотровска М. Переработка и утилизация полиуретанов: методы и перспективы // Полимеры. 2020. Т. 12. С. 10047-10067.Kemona A., Piotrowska M. Polyurethane Recycling and Disposal: Methods and Prospects // Polymers. 2020. V. 12. P. 10047–10067.Герлок Дж.Л., Браслав Дж., Махони Л.Р., Феррис Ф.С. Реакция пенополиуретана с сухим паром: кинетика и механизм реакций // Journal of Polymer Science: Издание по химии полимеров. 1980. Т. 18. С. 541-557.Gerlock J.L., Braslaw J., Mahoney L.R., Ferris F.C. Reaction of polyurethane foam with dry steam: Kinetics and mechanism of reactions // Journal of Polymer Science: Polymer Chemistry Edition. 1980. V. 18. P. 541–557.Зия К. М., Х. Н. Бхатти, Ахмад Бхатти И. методы полиуретана и полиуретановых композиционных материалов, переработки и утилизации отходов: обзор // реагировать. Рег. Полим. 2007. Т. 67. С. 675-692.Zia K.M., Bhatti H.N., Ahmad Bhatti I. Methods for polyurethane and polyurethane composites, recycling and recovery: A review // React. Funct. Polym. 2007. V. 67. P. 675–692.Блейшик Б.Дж., Крамер С.Л.Б., Олугебефола С.С., Мур Дж.С., Соттос Н.Р., Уайт С.Р. Самовосстанавливающиеся полимеры и композиты // Ежегодный обзор исследований материалов. 2010. Т. 40. С. 179-211.Blaiszik B.J., Kramer S.L.B., Olugebefola S.C., Moore J.S., Sottos N.R., White S.R. Self-Healing Polymers and Composites // Annual Review of Materials Research. 2010. V. 40. P. 179–211.Мере С., Ву Д. Биомиметический подход к разработке самовосстанавливающихся полимерных композитов в аэрокосмической промышленности // Материалы Первой международной конференции по самовосстанавливающимся материалам. 2022. Т. 111. С. 1-7.Meure S., Wu D. The biomimetic approach to self-healing polymer composite development in the aerospace industry // Proceedings of the First International Conference on Self-Healing Materials. 2022. V. 111. P. 1–7.Уайт С.Р., Соттос Н.Р., Гюбель П.Х., Мур Дж.С., Кесслер М.Р., Шрирам С.Р., Браун Э.Н., Вишванатан С. Автономное заживление полимерных композитов // Природа. 2001. Т. 409. С. 794-797.White S.R., Sottos N.R., Geubelle P.H., Moore J.S., Kessler M.R., Sriram S.R., Brown E.N., Viswanathan S. Autonomic healing of polymer composites // Nature. 2001. V. 409. P. 794–797.Тухи К.С., Соттос Н.Р., Льюис Дж.А., Мур Дж.С., Уайт С.Р. Самовосстанавливающиеся материалы с микрососудистыми сетями // Природа: материалы. 2007. Т. 6. С. 581-585.Toohey K.S., Sottos N.R., Lewis J.A., Moore J.S., White S.R. Self-healing materials with microvascular networks // Nature: Materials. 2007. V. 6. P. 581–585.Вулт Р.П. Самовосстанавливающиеся материалы: обзор // Мягкая материя. 2008. Т. 4. С. 400-418.Wool R.P. Self-healing materials: a review // Soft Matter. 2008. V. 4. P. 400–418.Чен Х., Дам Матеус А., Оно К., Мэл А., Шен Х., Натт С.Р., Шеран К., Вудл Ф. Термически восстанавливаемый сшитый полимерный материал // Наука. 2002. Т. 295. С. 1698-1702.Chen X., Dam Matheus A., Ono K., Mal A., Shen H., Nutt S.R., Sheran K., Wudl F. Thermally Remendable Cross-Linked Polymeric Material // Science. 2002. V. 295. P. 1698–1702.Чен Х., Вудл Ф., Мэл А.К., Шен Х., Натт С.Р. Новые термически восстанавливаемые высокосшитые полимерные материалы // Макромолекулы. 2003. Т. 36. С. 1802-1807.Chen X., Wudl F., Mal A.K., Shen H., Nutt S.R. New Thermally Remendable Highly Cross-Linked Polymeric Materials // Macromolecules. 2003. V. 36. P. 1802–1807.Платонова Е.О., Власов Е.Ю., Павлов А.А., Кирейнов А.А., Нелюб В.А., Полежаев А.В. Самовосстанавливающийся полиуретан на основе дифуранового мономера из биовозобновляемого источника // J. Appl. Polym. Sci. 2019. V. 136. С. 47869-47884.Platonova E.O., Vlasov E.Y., Pavlov A.A., Kireynov A., Nelyub V.A., Polezhaev A.V. Self-healing polyurethane based on a difuranic monomer from a biorenewable source // J. Appl. Polym. Sci. 2019. V. 136. P. 47869–47884.Захарова Д.В., Локяева З.А., Павлов А.А., Полежаев А.В. Новые удлинители цепей для самовосстанавливающихся полимеров // Ключевые инженерные материалы. 2021. Т. 899. С. 628-637.Zakharova D.V., Lok’yaeva Z.A., Pavlov A.A., Polezhaev A.V. New Chain Extenders for Self-Healing Polymers // Key Engineering Materials. 2021. V. 899. P. 628–637.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.