潘申成，吳賁華，王銀茂，高國忠，袁厚呈，張文耀，付永勝，汪信，

(1.南京理工大學，軟化學與功能材料教育部重點實驗室，南京 210094； 2.江蘇省高性能透明防護新材料重點實驗室，江蘇南通 226600)

在20 世紀30 年代以前，礦物玻璃還占據光學領域的主導地位，直至1934 年才通過注塑成型技術得到塑料透鏡并應用于光學設備中。但由于技術落后聚合物玻璃發(fā)展較緩慢，直至20 世紀60 年代光學樹脂的研制才使其得到再次發(fā)展[1]。近年來，聚氨酯(PUR)是光學樹脂中研究最多的材料，其光學性質也是近年來研究的熱點[2–4]。此外，PUR 還擁有獨特的物理化學性質，其硬度介于橡膠和塑料之間且拉伸強度較高、耐磨性好、抗刺穿能力強、斷裂伸長率大[5–7]?；诖藘?yōu)點，PUR 被廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、軍事和生活中[8–12]。

1 透明PUR 及其復合材料的研究進展

1．1 透明PUR 簡介

PUR 是一種主鏈含有大量氨基甲酸酯官能團重復單元的高分子聚合物(—NHCOO—)，由玻璃化轉變溫度低于室溫的軟段和玻璃化轉變溫度高于室溫的硬段組成[13–16]。PUR 的結構通式為—(A—B)n—，A 為低分子量的多元醇構成的軟段，B 為由異氰酸酯和擴鏈劑構成的硬段[17]。最早在20 世紀30 年代以1，6-己二異氰酸酯和1，4-丁二醇為原料合成直鏈線性PUR，如圖1 所示，圖1a 為PUR 的分子鏈結構，圖1b 為羥基化合物和異氰酸酯反應的簡式[18–19]。PUR 硬段和軟段的不相容特性會使其產生微相分離，硬段中較強的分子間氫鍵力會使其聚集成硬段區(qū)域分散在軟段之中形成特殊的兩相結構，如圖2 所示[20]。正是因為這種獨特的聚集態(tài)鏈狀結構賦予了PUR 優(yōu)異的加工和物理化學性能。合成PUR 的原料主要包括多元醇、異氰酸酯和擴鏈劑，一般，要想獲得不同性質的PUR 材料，可以通過改變原材料的種類等方法。目前研究的透明PUR 包括聚醚型透明PUR、聚酯型混合PUR 和雜化改性PUR 等[21–23]。

圖1 PUR 的分子鏈結構及羥基化合物和異氰酸酯反應簡式

圖2 PUR 的聚集態(tài)

PUR 的透明度受多種因素影響，其中包括PUR 的結構、軟鏈的類型和分子量、結晶度以及分子間相互作用[24]。聚酯型PUR 由于分子結構中酯基的極性較高，易結晶，透光率較低，而聚醚型PUR 的分子間作用力遠小于聚酯型PUR，不易結晶，透明度較高[3，25]。聚合物材料的碳氫等基團在近紅外以上區(qū)域的振動吸收會損失一定的透光率，但在可見光和紫外光范圍對光的透過率接近光學玻璃。與光學玻璃類似，在可見光范圍內，聚合物材料的透光率損失主要由光在材料表面的反射以及光在材料內部的散射與吸收導致。此外，一些含苯環(huán)的透明聚合物在含紫外光環(huán)境下長期使用會變黃，導致透明度下降，因此透明PUR 的合成原料一般選擇脂肪族異氰酸酯[26–27]。聚合物光學材料應為非晶結構且不含發(fā)色基團，或聚合物中的結晶區(qū)和非晶區(qū)的折射率相等，若聚合物為結晶態(tài)，則晶區(qū)的尺寸應小于可見光波長[28]。

1．2 透明PUR 材料

透明PUR的研究非常廣泛，在關注PUR透明度的同時，對其力學等性能也做了大量工作。研究者們通過使用不同的原料和合成方法制備出了一系列具有高透明度的PUR 材料，通過對原料進行調控可以獲得光學和力學等性能最為均衡的PUR，例如Chen 等[29]以聚四氫呋喃二醇(PTMG)、亞甲基雙(4-環(huán)己基異氰酸酯)(HMDI)和重氮烷基脲(DU)為原料，通過簡單的縮聚反應制備了新型熒光透明PUR 材料。軟段選擇PTMG 是因為它具有較高的柔韌性和較低的結晶度，有利于自愈合和拉伸，HMDI 用作硬段可以有效遏制材料的老化[30]。DU 作為一種既包含氫鍵受體又包含氫鍵供體的四元醇，可以通過動態(tài)結合-解離有效地耗散拉伸能，提高韌性和力學性能[31]。作者還分別制備了不同DU 含量的PUR 薄膜，其羰基的氫鍵含量高達96%。PUR 薄膜的可見光透過率約為90%，與光學玻璃接近，并且在保存10 個月后樣品仍然保持較高的透明度。由于氫鍵的物理、化學作用，透明PUR 薄膜的拉伸彈性模量隨著DU 含量的增加而增加，在拉伸的過程中，氫鍵吸收能量斷裂進而影響力學性能，而在壓力卸載過程中，氫鍵又重新生成。作者制備的PUR 薄膜具有優(yōu)異的力學性能，拉伸強度最高為6 MPa。此外這類透明PUR 薄膜由于氫鍵的相互作用在90℃下10 h 自愈合效率達到91%～96.5%。3D 打印技術具有低成本、高靈活度和建模速度快等優(yōu)點，可以構建復雜的三維產品，數(shù)字光固化3D 打印機可以將掩模圖案投射到樹脂槽上，使打印出的每層一次性固化，從而實現(xiàn)高速打印[32–33]。Peng 等[34]使用三種不同的多元醇作為軟鏈段合成了三種聚氨酯丙烯酸酯低聚物，并將這三種低聚物與丙烯酸異冰片酯復合制備低黏度樹脂，用于3D 打印機制備高強度的透明PUR 彈性體。作者隨后對三種樹脂的力學性能進行了分析，其拉伸強度和斷裂伸長率最高可達17.9 MPa 和414.3%，且在拉伸為原長度的400%之后，樣品依然保持高透明度和完整性。在對這3種數(shù)值進行拉伸加載-卸載進行循環(huán)測試后發(fā)現(xiàn)這3 種彈性體均具有良好的自恢復特性。隨后使用制備的樹脂打印了具有復雜結構透明小組件，在施加外力時，這些透明3D 樣品迅速形變而在釋放外力時又立刻恢復原狀，具有很強的彈性和形狀恢復能力。

Li 等[35]利用綠色環(huán)保的天然木質素作為原料，分別以不同質量分數(shù)的木質素合成了一系列PUR 大分子材料，通過對這些PUR 中的異氰酸酯基進行監(jiān)測可以確定木質素在原料中的最佳配比為1.06%。添加木質素作為原料之后，所得的PUR 材料不僅具有較高的透明度，還具有優(yōu)異的抗紫外線功能。李海柱等[26]采用不同的聚醚軟段，醇擴鏈劑和胺擴鏈劑合成制備了多種PUR。對這一系列PUR 的透光率等性質進行研究發(fā)現(xiàn)，使用PTMG2000 作為軟段時，PUR 的透光性較低，僅為76%。而軟段為非晶性聚醚二元醇、聚氧化丙烯二醇時，PUR 的透光率均超過90%。除此之外，當選用聚醚二元醇作為軟段時，PUR 具有最優(yōu)異的力學性能，拉伸強度和斷裂伸長率分別為25.6 MPa 和567%，并且在進行屈撓性測試時，其斷裂前的循環(huán)次數(shù)達3 500 次。當使用胺類擴鏈劑時，擴鏈劑可以與異氰酸酯基反應生成脲鍵，分子間力較大，拉伸強度和耐熱性能較佳。根據李海珠等的研究可以得出，選擇非晶性質的聚醚二元醇作為軟段，胺類擴鏈劑時可以獲得光學、力學和耐熱性等綜合性能較高的PUR材料。

葉耘峰等[36]探究了2，3-雙(2-硫基乙硫基)-1-丙硫醇(硫代三硫醇，簡稱M)的用量對透明PUR 的透光率、折射率以及熱穩(wěn)定性的影響。結果表明，M 的添加大幅度提高了PUR 的透光率和折射率，當M 的質量分數(shù)為原料總質量的1.9%時，PUR 的透光率高達98.58%，M 的添加量為原料總質量的4.76%時，PUR 的折射率為1.66。此外，M 的添加優(yōu)化了PUR 的熱穩(wěn)定性和力學性質，不同的M 用量制備出的透明PUR 均具有較高的硬度與耐沖擊性能。郭映瀚等[37]考察了不同環(huán)境以及不同條件下透明PUR 的耐黃變性能，首先研究了在室內避光168 h 下，不同助劑組成的PUR 耐黃變性質順序為：助抗氧劑＞紫外線吸收劑＞光穩(wěn)定劑＞抗氧劑，在日光燈照射下不同助劑組成的PUR 耐黃變性質順序為：紫外線吸收劑＞助抗氧劑＞光穩(wěn)定劑＞抗氧劑。這主要是因為助抗氧劑在避光條件下可以將PUR 中的氫過氧化物還原為醇，而在日光燈的照射下，紫外吸收劑受激發(fā)發(fā)生酸-堿平衡反應導致質子轉移，酚基的酸性和羧基的堿性增加使分子內形成氫鍵螯合環(huán)，這種結構可以將激發(fā)能轉化為熱能釋放從而使分子恢復為原來的結構，起到了耐黃變的功能。此工作可以指導行業(yè)內人士根據材料使用的環(huán)境挑選合適的助劑來提高透明PUR 的耐黃變老化性能。

1．3 透明PUR 基復合材料

除此之外，一些無機材料由于其固有的結構而具有優(yōu)異的性能，例如銀的高導電性、石墨烯的優(yōu)異力學性能等，科技人員在PUR 基有機-無機復合材料方面也進行了大量研究，在將PUR 與這些材料復合時，可以獲得兼具二者性能的新型復合材料，并在眾多領域具有較高的應用價值。例如Zheng 等[38]曾報道一種將水性PUR 與氟化二氧化硅納米粒子復合的涂層材料。所制備的復合材料涂層具有精細的網狀納米結構和適宜的粗糙度，且復合涂層的力學性能和光學透過性優(yōu)異，將這種透明復合涂層進行親疏水測試時，由于其具有較低的表面，涂層具有優(yōu)異的疏水性能。Song 等[39]制備了一種PUR 和納米銀線復合的透明導電膜，其中，復合膜的光學透過性和電導率受銀納米線的含量影響。在力學性能方面，該復合膜具有優(yōu)異的線性應變靈敏度并且具有極高的應變循環(huán)次數(shù)，有望成為一種具有高透明度且耐用的柔性應變傳感器。

Yoon 等[40]在室溫條件下使用磁控濺射的方法以PUR為基底制造了一種由銀、鈀、銅金屬和聚四氟乙烯夾層組成可拉伸的復合材料。制備的復合膜層具有較高的透明度和可彎曲性，在對復合膜層的電學性能進行研究后可以發(fā)現(xiàn)膜層在反復拉伸實驗時電阻變化很小，甚至不足以引起發(fā)光二極管燈珠亮度的變化，這種高透明度、高導電且具有高度可拉伸性能的復合膜層在各領域均具有較高的應用價值。李新華等[41]通過物理結合的方式將氨基修飾的石墨烯量子點加入透明PUR 薄膜中制備出一種具有熱可逆性的自修復性石墨烯量子點/PUR 透明復合膜，該復合薄膜在保持了PUR 的高透明度的同時，還具有較好的力學性質，其拉伸強度最高可以達到1.437 MPa，斷裂伸長率可以達到117.4%。李國慶等[42]在靜電紡絲的過程中采用旋轉滾筒作為接手裝置再經過熱處理制備出具有取向性的聚丙烯腈纖維增強PUR 透明膜，由于納米纖維的取向排列，纖維增強PUR 透明膜的力學性能顯著增強，在一定條件下，其斷裂應力高達306.8 MPa。

以上的實例均對PUR 或其復合材料進行了研究，并且探討了材料的合成原料、合成方法等因素對其光學和力學等性能的影響，通過調控制備原料、表面改性以及復合等方法，研究者得到了具有較高透明度且力學性能出色的PUR 基材料。經過分析，PUR 材料的出色光學和力學性能可能使其在光學結構玻璃以及透明防護領域有較大的發(fā)展前景，例如汽車、飛機、船舶、建筑等玻璃和透明防護裝甲中。

2 透明PUR 在光學領域的應用

雖然無機光學玻璃具有耐高溫、耐老化、強度高以及阻燃等優(yōu)點，但也有明顯的缺點，例如脆性高、韌性差以及破碎后存在安全隱患等問題。聚合物玻璃雖然韌性較好，但由于高分子材料自身結構的特點導致聚合物光學材料存在表面硬度低、耐熱性差、折射率低等缺陷，這些缺陷限制了聚合物光學材料在工業(yè)和生活中的應用。若能綜合無機玻璃和聚合物玻璃的優(yōu)點，開發(fā)出性能優(yōu)異的新型光學材料，將會產生巨大的社會和經濟效益。

2．1 透明自愈合PUR 基材料

前面介紹Chen 等[29]的工作中已經研究了透明PUR 的自愈合性能，透明PUR 的自修復功能可以將其應用于汽車、航空器玻璃以及各種光學透鏡上，在這些光學器件受到創(chuàng)傷之后，可以在一段時間內完成一定程度的自我修復，使其不至于瞬間失效，大大提升了產品的安全可靠性。Xu 等[43]設計了一種無色透明玻璃態(tài)PUR，該PUR 由低分子量低聚物通過大量弱氫鍵(包括氨基甲酸酯-氨基甲酸酯和氨基甲酸酯-醚氫鍵)自組裝而成，具有極強的自修復能力。該玻璃態(tài)PUR 在可見光范圍內的平均透過率高達92%，具有很高的強度，不僅如此，該PUR 在室溫自愈合之后仍然具有較高的強度。在進一步的研究中，研究者發(fā)現(xiàn)破碎的PUR 玻璃碎片在室溫下10 min 即可恢復至(7.74±0.76)MPa 的拉伸強度，高速自愈合是由于高密度的松散堆積氫鍵在PUR 的玻璃化轉變溫度(36.8℃)以下進行二次弛豫，即可逆的解離與締合，從而使斷裂處的破損網格得以重構。Wang 等[44]對PUR 的分子結構進行設計調控，以脂肪族二硫化物作為硬鏈段合成了一種具有優(yōu)良性質的透明PUR 材料，該PUR 材料的透光率最高可達97%，與石英的透明度相當。制備的一系列透明PUR 材料還具有極高的力學性能，其拉伸強度為3.51～8.12 MPa，斷裂伸長率為825%～1 320%。此外，基于硫-硫鍵和氫鍵的協(xié)調作用，這種透明PUR 還具有出色的自愈合性能，其愈合效率最高可達37%～39%。

Chang 等[45]通過兩步法合成了基于動態(tài)硫-硫鍵的透明自愈合PUR 材料，這種PUR 材料由于結晶度較低而具有較高的透明度。在擁有高透明度的同時，該PUR 材料還有較高的力學性能和自愈合能力，其斷裂伸長率和愈合效率分別高達800%和90%，這種高效的自愈合能力是由PUR 的形狀記憶特性和硫-硫鍵的動態(tài)交換所致。此外，Kim 等[46]制備了一種基于銀納米線和熱塑性PUR 的復合薄膜，復合薄膜在光輻射的條件下具有優(yōu)異的自愈合能力且兼具高彈性、耐磨性以及耐油性等。由于納米銀線的作用，復合薄膜具有較強的導電性，在使用強脈沖光照射具有裂紋的復合薄膜時，復合薄膜被成功地修復，且在相同位置可以反復自愈合多達5 次。

2．2 透明PUR 涂層

魏超等[47]研制了一種透明耐磨抗靜電PUR 涂層用于有機玻璃表面，該涂層為三層結構，其中第一層和第三層是以二異氰酸酯、聚己內酯二醇和聚己內酯三醇為主要原料的透明PUR 層，中間導電層則是改性摻雜二氧化錫。經研究，當PUR 在60℃下固化70 min 時，第二層PUR 的層間附著力最高且表面狀態(tài)較佳。在使用γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷對二氧化錫進行改性時，改性二氧化錫含量對涂層導電性以及透光率有較大影響，隨著改性二氧化錫含量的增加，涂層的表面電阻逐漸降低，當改性二氧化錫的含量增加到30%之后電阻不再發(fā)生變化，而透光率則隨著改性二氧化錫含量的增加逐漸降低。第二層PUR 的厚度直接影響了涂層的抗靜電效果，當?shù)诙覲UR 的厚度為30 μm 以上時，涂層表面電阻為1×1012Ω，幾乎不導電，當?shù)诙覲UR厚度小于10 μm 時，涂層的電阻為1×107～1×108Ω，第二層PUR 的厚度由原料的固體含量決定，當?shù)诙覲UR 固體質量分數(shù)為40%時，涂層厚度為15～20 μm，涂層表面電阻為1×108Ω，涂層質量損失為0.05 g，表現(xiàn)出較好的耐磨性。經過綜合分析，耐磨抗靜電PUR 涂層的底涂層在60℃下固化70 min 時最佳，第二層PUR 的固體含量為40%時，且改性二氧化錫質量分數(shù)為30%時，涂層兼具耐磨、抗靜電以及高達75%的透光率。為了提高設備的紅外隱身效果，陶啟宇等[48]以聚碳酸酯二元醇為軟段，異佛爾酮二異氰酸酯為硬段合成了一種聚碳酸酯基水性PUR，研究發(fā)現(xiàn)聚碳酸酯二元醇和異佛爾酮二異氰酸酯的比例、親水擴鏈劑、二羥甲基丙酸、中和劑以及二次擴鏈劑乙二胺的加入量均對水性PUR 的在8～14 μm 波段內紅外發(fā)射率有影響。當聚碳酸酯二元醇與異佛爾酮二異氰酸酯的質量比為2.5∶1、親水擴鏈劑的質量為總量的6%、中和度為100%且調控材料中氨基與異氰酸酯基的比例為1.5∶1 時，合成的水性PUR 在8～14 μm 的紅外波段區(qū)域幾乎透明且紅外的發(fā)射率低至0.825，可以作為一種性能優(yōu)異的紅外隱身涂層。

基于我國西北戈壁地區(qū)氣候因素，航空及交通玻璃器件受風沙侵蝕嚴重，李旭等[49]設計了一種抗風沙侵蝕的聚氨酯丙烯酸酯玻璃涂層，這種PUR 涂層以聚醚多元醇N-330，PTMG-1000 與異佛爾酮二異氰酸酯制得的PUR 預聚體和羥基丙烯酸樹脂為主要原料制得，在對PUR 涂層的透光度、抗風沙侵蝕性能以及抗紫外線老化等性能進行了仔細研究后發(fā)現(xiàn)，隨著PTMG/N-330 物質的量之比的增加，PUR 涂層的成膜性能、光學透過性以及抗風沙侵蝕能力逐漸提升，當PTMG/N-330 物質的量之比為5/1 時制得的PUR 涂層具有最佳的透光性和耐風沙性能，其透光率達到92.3%，霧度為0.41%，而在經過風沙侵蝕實驗之后，涂層仍然保持92.2%的透光率且霧度僅略微升高至2.49%，并且在將PUR 涂層的成膜過程中適度添加防老助劑可以明顯提升PUR 涂層的耐紫外線老化能力。

2．3 透明夾層玻璃

夾層玻璃是一種性質優(yōu)異的安全玻璃，由兩片或多片無機玻璃作為外層并與作為中間層的聚合物玻璃壓合粘接制成，夾層玻璃具有強度高、耐熱、耐寒以及隔音等優(yōu)點，并且在保留高強度的同時還具有較高的韌性，目前對于夾層玻璃也有較多的研究。江蘇鐵錨玻璃股份有限公司在夾層玻璃方面做出了較多的研究，并將其應用于防彈玻璃中[50–51]。

歐陽效明[52]用雙螺桿擠出機制備了一種新型透明性PUR 熱熔膠粒，該材料可以作為夾層玻璃的粘接材料使用，既能粘接無機玻璃，又可以粘接有機材料。著重研究了以不同種類低聚物多元醇和二異氰酸酯為原料時對熱熔膠的光學透過性以及粘接、力學性能的影響，將PUR 熱熔膠粒與無機玻璃和聚碳酸酯(PC)板組合壓制成夾層玻璃進行研究，結果發(fā)現(xiàn)，以脂肪族異氰酸酯為原料制成的PUR 熱熔膠透光率約為93.2%，顯著高于芳香族異氰酸酯，且具有更優(yōu)異的抗紫外線耐老化能力，IPDI 型PUR 在紫外線照射384 h后仍然具有91.5%的透光率，透光率衰減不到2%。而在對復合玻璃的力學性能進行測試后發(fā)現(xiàn)，以脂肪族異氰酸酯、PTMG-1000 和1，4-丁二醇為主要原料制備的透明PUR 膠粘劑既具有極高的透明度，又擁有優(yōu)異的力學性能并且與玻璃和PC 板的粘合強度高，可以廣泛用于夾層玻璃行業(yè)。此后趙鈺等[53]以二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、聚己內酯三元醇、PTMG-1000，PTMG-2000，1，4-丁二醇、二月桂酸二丁基錫和聚醚210 為原料制備高透明PUR膠粘劑。制備的PUR 膠粘劑具有較高的硬度、91.87%的高透光率及14.2 MPa 拉伸強度，且其斷裂伸長率為1 103%。此外這種高透明PUR 膠粘劑在加熱到270℃時僅失重3%，經過紫外老化實驗后膠粘劑玻璃的透光率僅降低0.28%。

夾層玻璃優(yōu)異的性能同樣可應用于軍事透明裝甲之中，軍事透明裝甲一般是多種材料組合制成的層壓板結構。透明裝甲層壓板不僅擁有較高的透明度，還可以將撞擊的物體破壞，然后通過自身結構吸收消耗撞擊物破碎的能量。近年，Rivers 等[54]發(fā)現(xiàn)透明裝甲層壓板在自然使用環(huán)境下會發(fā)生分層，影響其透明度并降低使用壽命，他們使用鈉鈣玻璃、熱塑性PUR 和PC 組裝了一種透明裝甲層壓板并且探究水分和熱循環(huán)對透明裝甲材料分層缺陷的影響，層板中每一層的厚度均可以調控。

Rivers 等[54]對層板進行了1 008，1 200，1 680 h 的濕熱老化實驗，結果發(fā)現(xiàn)層板在經過1 008，1 200 h 的處理之后均觀測到由于水分侵入導致其透明PUR 層中出現(xiàn)由外向內的渾濁區(qū)域，其中1 008 h 處理后的樣品在數(shù)次0～70℃熱調節(jié)后沒有出現(xiàn)分層現(xiàn)象，而1 200 h 濕熱處理的樣品邊緣則出現(xiàn)了輕微分層。繼續(xù)提高濕熱處理的時間發(fā)現(xiàn)，在經過1 680 h 濕熱老化處理后，層板中透明PUR 層的霧化現(xiàn)象更為明顯，且在0～70℃熱調節(jié)后發(fā)生明顯分層并伴有裂紋產生。在長時間暴露于濕熱環(huán)境中層板裝甲發(fā)生分層的原因可能是濕潤的環(huán)境促使透明PUR 的微觀結構發(fā)生擴散從而導致在冷結晶環(huán)境下PUR 與潮濕環(huán)境接觸的部分粘合力降低引起分層現(xiàn)象。Rivers 等對透明裝甲的受潮分層現(xiàn)象進行研究并提出可能的機理，為后期透明裝甲的發(fā)展與維護提供了理論和技術依據。

馬開寶等[55]使用異氟爾酮二異氰酸酯、聚醚二元醇、丙烯酸羥丙酯合成了不飽和透明PUR 材料，隨后添加活性稀釋劑和光敏劑安息香乙醚并經光固化之后制得透明膠膜。研究發(fā)現(xiàn)，當膠液中的丙烯酸羥丙酯和活性稀釋劑的質量分數(shù)分別為9%和56%時可以得到綜合力學性能較高的透明膠膜并且膠膜的耐老化性能較高。在進行紫外老化測試時，膠膜的力學性能隨著輻照時間呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢，在輻照初期的168 h 內，其拉伸強度和斷裂伸長率分別升高了8.0%和8.2%，隨后出現(xiàn)下降趨勢，在1 008 h 的紫外輻照實驗后，膠膜仍然具有9.5 MPa 的拉伸強度和160%的斷裂伸長率，保持率分別為70%和78%。在將膠液灌注至透明陶瓷、無機玻璃和有機玻璃之間經光固化可制得透明防彈結構材料，結構材料具有高透光率及耐老化性能，且在7.62 mm 槍彈射擊后僅在中彈處形成彈坑而背板的有機玻璃未受損，無碎片飛濺出，證明該結構材料可以有效吸收中彈時的巨大能量，對人體和設施具有良好的保護作用。

此外，Aguiar 等[56]對傳統(tǒng)的多層透明裝甲過于笨重的缺點進行改進，使用埃洛石和透明PUR 為原料，設計了一種輕量的復合材料，復合材料在保持PUR 原有高透明度的同時還具有極高的動態(tài)拉伸強度和斷裂韌性，為透明裝甲的輕量化發(fā)展做出了貢獻。作者對純PUR 和復合材料的力學性能進行分析，通過剝落實驗，測定了純PUR 和復合材料的動態(tài)拉伸強度和斷裂韌性，其中，純PUR 和復合材料的剝落強度分別為105 MPa 和143 MPa，而復合材料的斷裂韌性也高于純PUR。隨后Aguiar 等又通過一系列的分析發(fā)現(xiàn)，經過與質量分數(shù)0.8%的埃洛石復合后的材料剛性得到顯著提高，而通過分析剝落實驗后的樣品斷面可以看出，復合材料的斷裂機制比純PUR 具有更高的能量消散效果，復合材料相比于純PUR 力學性能提高的原因主要是埃洛石的復合使PUR 大分子的結構增強，并且埃洛石作為微裂紋成核時能夠提供更多位點。

3 結語

PUR 作為一種環(huán)保的功能高分子材料，獨特的鏈狀結構賦予了其優(yōu)異的光學性能和力學性能，透明PUR 既保持普通PUR 優(yōu)異的力學性能又具有較高的透明度，但是相比于無機玻璃仍然存在不耐高溫、不耐老化以及強度偏低等缺陷，限制了其在汽車、飛機以及建筑玻璃上的應用。在近年來研究者通過研制自愈合有機玻璃、設計有機-無機夾層玻璃等方法有效改善了這一現(xiàn)象，合成了安全性能更高的新型光學玻璃，加速了透明PUR 基光學材料在汽車、飛機玻璃以及建筑行業(yè)中的應用。今后PUR 透明材料的發(fā)展應在提高產品透明度的同時，增強其耐老化性能并提高其力學性能，加快對PUR 透明材料的老化與斷裂機理研究。在聚合物夾層玻璃的設計方面，應優(yōu)化夾層玻璃的壓合工藝，保障層合玻璃的強度并降低透光率的損失，為各領域開發(fā)出安全、高效的夾層玻璃。