清华团队研发自增强聚脲涂层，突破高温防腐瓶颈

传统聚合物涂层在高温及强腐蚀环境下往往因结构失稳而失效，这一痛点长期制约着高端防护材料的发展。近日，来自清华大学化学工程系先进材料实验室与沈阳化工大学材料科学与工程学院的联合研究团队，提出了一种创新的“热触发弱-强键转化”策略，成功开发出一种无填料、高透明的聚天冬氨酸酯聚脲（U）涂层。该成果不仅解决了传统材料在高温下的性能衰减问题，更在防腐性能上实现了显著突破。

分子结构原位重构实现自增强

这项研究的核心在于利用低成本工业原料——聚天冬氨酸酯和异氰酸酯，构建了一种独特的动态化学机制。在常温下，U涂层具有良好的加工性和透明度；然而，当环境温度升高时，涂层内部的受阻脲键会发生不可逆的化学转化，重组为刚性的乙内酰脲环结构。这种“弱-强”转化过程无需添加任何填料或稳定基团，却显著提升了交联密度和分子链刚性，从而赋予材料卓越的热稳定性。

实验数据显示，经过优化的配方在200℃高温下持续处理72小时后，依然保持着出色的机械性能：拉伸强度超过50 MPa，杨氏模量维持在1.2–1.4 GPa之间。与此同时，材料的玻璃化转变温度（Tg）从初始的48℃大幅跃升至118℃，表明其耐热性能得到了本质性的增强。

防腐与粘接性能超越现有主流产品

除了耐高温特性，该涂层在极端腐蚀环境下的表现同样引人注目。在对钢材进行的搭接剪切强度测试中，U涂层展现出26.1 MPa的超高粘接强度，这一数值超越了大多数高性能胶粘剂。在为期4周的盐雾腐蚀测试中，其低频阻抗模量（|Z|0.01 Hz）稳定保持在4.29 × 10^11 Ω·cm²的高位水平。

这一防腐指标不仅远超传统硅基涂层，也优于此前报道的各类复合防腐材料。这种通过分子内结构重构实现的“自增强”机制，为设计高性能聚合物材料提供了一条通用且高效的设计原则，特别适用于需要同时兼顾高温稳定性和长效防腐的严苛工况。

技术突破对产业链的启示

中国作为全球Zui大的涂料生产国和应用市场，在高端防腐材料领域仍面临进口依赖和技术瓶颈。此次研究通过简单的热触发机制实现材料性能的跃升，避免了复杂昂贵的纳米填料添加工艺，具有显著的工业化潜力。对于国内化工企业而言，这种基于分子结构设计的“自增强”思路，为开发耐高温、长寿命的海洋工程防护涂层及特种工业防腐材料提供了新的技术路径，有望推动高端聚脲产业向高附加值方向升级。