Polymermaterialien, die gleichzeitig hohe Festigkeit, hohe Zähigkeit und ausgezeichnete Schlagzähigkeit bei extrem niedrigen Temperaturen aufrechterhalten können, sind Schlüsselmateralien, die in Bereichen wie Luft- und Raumfahrt sowie Polarforschung dringend benötigt werden. Niedrige Temperaturen hemmen jedoch die Kettenbeweglichkeit erheblich, was zu einem starken Rückgang der Zähigkeit und Schlagzähigkeit der Polymermaterialien führt. Kürzlich gelang es Sun Junqi und Kollegen, durch die Einführung von Wasserstoffbrückenbindungen mit breit verteilter Bindungsenergie und deren Aggregaten als Opferbindungen zur Aufnahme der Stoßenergie sowie der Verwendung flexibler Poly(tetramethylenterephthalat)glykol(PTMEG)-Kettensegmente als weiche Phase ein hochfestes, zähes Polyurethan-Harnstoff(PUU)-Material mit ausgezeichneter Schlagzähigkeit bei extrem niedrigen Temperaturen herzustellen. In diesem Material durchdringen sich die durch Wasserstoffbrückenbindungen gebildete harte Phase und die PTMEG-weiche Phase gegenseitig und bilden eine stabile interpenetrierende Netzwerkstruktur. Bei -50 ℃ erreichen die Streckgrenze, die Bruchfestigkeit und der Young'sche Modul von PUU jeweils 81,1 MPa, 133,0 MPa und 1,5 GPa. Die mechanischen Eigenschaften können mit denen herkömmlicher hochfester, zäher Kunststoffe bei Raumtemperatur vergleichbar sein. Die maximale Schlagfestigkeit und Schlagenergie von PUU mit einer Dicke von 0,3 mm bei -50 ℃ betragen 667,8 N bzw. 3,8 J und übertreffen deutlich die Leistung handelsüblicher schlagfester Kunststoffe. Selbst in flüssigem Stickstoff behält PUU eine gute Zähigkeit bei. Gleichzeitig weist das durch Wasserstoffbrückenbindung vernetzte PUU eine hervorragende Wasserbeständigkeit, Selbstheilung sowie Wiederverarbeitungs- und Recyclingfähigkeit auf.

reversible Vernetzungspolymere; schlagfester Kunststoff; Kältezähigkeit; recycelbare Polymere