形状记忆聚氨酯覆膜溶液的制备方法技术

形状记忆聚氨酯覆膜溶液的制备方法及其应用，本发明专利技术属于材料表面改性领域，它为了解决现有纸制品在使用过程中易产生褶皱磨损的问题。覆膜溶液的制备：一、向脱水后的PCL加入干燥的DMF和MDI，在70～80℃下反应得到预聚物；二、预聚物中加入1,4—BDO和DMF，在70～80℃的温度下进行扩链反应，得到线形SMPU溶液；三、SMPU溶液涂敷在玻璃板上，进行干燥处理，得到形状记忆聚氨酯；四、加入DMF配制成溶液。应用过程是将纸制品浸入到形状记忆聚氨酯溶液中，干燥后完成覆膜。本发明专利技术当镀有薄膜的纸制品产生褶皱时，将其加热到聚合物的玻璃化转变温度以上时，纸制品能够恢复平整的状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料表面改性领域，具体涉及一种聚氨酯覆膜的制备方法及应用方法。
技术介绍
形状记忆聚合物，是指具有初始形状的制品，在一定的条件下改变其初始条件并固定后，通过外界条件(如热、电、光、化学感应等)的刺激，又可恢复其初始形状的高分子材料。从高分子的微相结构来看，聚合物若要具有形状记忆能力就必须包含“固定相”和“可逆相”二相结构，其“固定相”能使聚合物维持固定形状(原形)，“可逆相”则随外界条件(如温度)而使聚合物发生软化与硬化的可逆变化。一般地，形状记忆聚合物通过一次或多次成型后，成型物的形状被化学的或物理的方式固定(即记忆)，进而在低于一次成型温度，高于玻璃化温度Tg时，再第二次成形，此时处于玻璃态的可逆相的强力高于固定相的弹性恢复力，于是将这一形状“冻结”下来；当聚合物由玻璃态转向橡胶态的条件实现时，可逆相抵制固定相弹性恢复的强力降低至一定程度，上述二次成形的冻结状态溶解，其形状又恢复到一次成形的形状。热塑性形状记忆聚合物实质上是高分子链以物理交联的方式形成固定相和可逆相。当温度升高至玻璃化转变温度(Tg)以上时，可逆相分子链的微观布朗运动加剧，而固定相仍处于固化状态，此时以一定外力使形状记忆聚合物发生变形，并保持外力使之冷却，可逆相固化得到稳定的新形状即变形态。当温度再升高至Tg以上时，可逆相软化，固定相保持固化，可逆相分子链运动复活，在固定相的恢复应力作用下逐步达到热力学平衡状态，即宏观表现为恢复原状。智能热敏形状记忆聚合物就是形状记忆聚合物材料的一种，该类聚合物制品经过形变并固定后，在特定的外界条件—热刺激下能自动回复到初始形状。形状记忆聚氨酯具有生产原料广，配方可调性大，形状记忆温度范围宽等优点，适应于挤压、注射成型、涂层、铸造等成型工艺，能满足多种应用需要，其良好的透湿性、热膨胀性、抗震性及光学折射性能与温度密切相关。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有纸制品在使用过程中易产生褶皱磨损的问题，而提供一种形状记忆聚氨酯覆膜的方法及其应用。本专利技术形状记忆聚氨酯覆膜溶液的制备方法按下列步骤实现：一、将DMF(N,N-二甲基甲酰胺)用分子筛干燥处理，得到干燥的DMF，液态PCL(聚己内酯)置于反应容器中抽真空脱水，然后在氩气保护的条件下加入干燥的DMF和MDI(二苯甲烷二异氰酸酯)，在70～80℃下搅拌反应1.5～2.5h，得到预聚物；二、向步骤一得到的预聚物中加入1,4—BDO(1,4-丁二醇)和干燥的DMF，在70～80℃的温度下进行扩链反应，得到含有固含量为13％～18％的线形SMPU溶液(线形形状记忆聚氨酯)；三、将线形SMPU溶液均匀涂敷在玻璃板上，放置于70～100℃烘箱内进行充分干燥12～15h，然后在室温下放置22～26h，得到形状记忆聚氨酯；四、将步骤三得到的形状记忆聚氨酯与干燥的DMF加入到反应瓶中，配制形状记忆聚氨酯质量含量为5％～10％的溶液，磁力搅拌直至聚氨酯完全溶解，得到形状记忆聚氨酯覆膜溶液；其中步骤一中所述的液态PCL与MDI的摩尔比为1：(2～4)。应用形状记忆聚氨酯覆膜溶液覆膜的方法按下列步骤实现：一、将形状记忆聚氨酯溶液倒入玻璃皿中，纸制品浸入到形状记忆聚氨酯溶液中，取出纸制品夹在两块聚四氟乙烯板之间，得到装夹有纸制品的聚四氟乙烯板；二、将装夹有纸制品的聚四氟乙烯板放在干燥箱中，以55～65℃加热处理除去溶剂，取出在室温下冷却后得到表面覆有形状记忆聚氨酯薄膜的纸制品。本专利技术利用智能热敏形状记忆聚合物的特性—热刺激下能自动回复到初始形状，将形状记忆聚氨酯材料以薄膜的形式镀在纸制品上，当镀有薄膜的纸制品产生褶皱时，将纸制品加热到聚合物材料的玻璃化转变温度Tg以上时，纸制品就能够恢复平整的状态。本专利技术是为了减少由于纸制品的破损所带来的经济损失，提出了将形状记忆聚氨酯材料覆膜纸制品使其防皱的方法。该应用形状记忆聚氨酯溶液防止纸张褶皱的方法具有以下优点：1、选用的原料本身无潜在毒性，制成过程中没有氧化物产生，制备过程中没有加入催化剂，因此所得到的聚氨酯材料没有毒性，作为应用材料十分安全。2、形状记忆聚氨酯配方可调性大，形状记忆温度范围宽，并适应于挤压、注射成型、涂层、铸造等成型工艺。3、覆膜材料的形状恢复性能均比较优异，同时覆膜较薄，透明度良好，不影响纸制品的使用。附图说明图1为表面覆有形状记忆聚氨酯薄膜的纸制品(纸币)的SEM电镜图；图2为表面没有覆有形状记忆聚氨酯薄膜的纸制品(纸币)的SEM电镜图；图3为表面覆有形状记忆聚氨酯薄膜的纸制品(纸币)初始态时的形态照片图；图4为表面覆有形状记忆聚氨酯薄膜的纸制品(纸币)变形态(产生褶皱)时的形态照片图；图5为表面覆有形状记忆聚氨酯薄膜的纸制品(纸币)回复态(褶皱消失)时的形态照片图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式形状记忆聚氨酯覆膜溶液的制备方法按下列步骤实施：一、将DMF(N,N-二甲基甲酰胺)用分子筛干燥处理，得到干燥的DMF，液态PCL(聚己内酯)置于反应容器中抽真空脱水，然后在氩气保护的条件下加入干燥的DMF和MDI(二苯甲烷二异氰酸酯)，在70～80℃下搅拌反应1.5～2.5h，得到预聚物；二、向步骤一得到的预聚物中加入1,4—BDO(1,4-丁二醇)和干燥的DMF，在70～80℃的温度下进行扩链反应，得到含有固含量为13％～18％的线形SMPU溶液(线形形状记忆聚氨酯)；三、将线形SMPU溶液均匀涂敷在玻璃板上，放置于70～100℃烘箱内进行充分干燥12～15h，然后在室温下放置22～26h，得到形状记忆聚氨酯；四、将步骤三得到的形状记忆聚氨酯与干燥的DMF加入到反应瓶中，配制形状记忆聚氨酯质量含量为5％～10％的溶液，磁力搅拌直至聚氨酯完全溶解，得到形状记忆聚氨酯覆膜溶液；其中步骤一中所述的液态PCL与MDI的摩尔比为1：(2～4)。本实施方式形状记忆聚氨酯溶液的合成方法主要包括抽真空脱水、预聚和扩链反应阶段，合成过程可在通风橱中进行。实验得到的形状记忆聚氨酯的数均分子量Mn的范围为52000～55000。本实施方式合成形状记忆聚氨酯的原理如下式所示：在合成聚氨酯的实验准备和实验过程中需要严格控制水分，一是因为预聚体常会吸收水分，而水分的存在会导致不利结果：与预聚体中的—NCO基团发生反应，生成脲基并使预聚体的粘度增大，进而又以脲基为支化点还能进一步与—NCO基团反应，形成缩二脲支链或交联而使预聚体的贮存稳定性降低甚至凝胶；二是为了避免在合成过程中出现气泡，在合成预聚体时，气泡的产生极为不利，液体里大量的气泡会使反应体系温度波动很大，进而使反应难以控制，应尽量减少气泡的产生，为预聚体脱泡能顺利完成提供方便。本实施方式合成得到的形状记忆聚氨酯，经测其玻璃化转变温度在37℃左右。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一所述的液态PCL是将固态PCL置于干燥箱中加热熔融本文档来自技高网...

【技术保护点】
形状记忆聚氨酯覆膜溶液的制备方法，其特征在于是按下列步骤实现：一、将DMF用分子筛干燥处理，得到干燥的DMF，液态PCL置于反应容器中抽真空脱水，然后在氩气保护的条件下加入干燥的DMF和MDI，在70～80℃下搅拌反应1.5～2.5h，得到预聚物；二、向步骤一得到的预聚物中加入1,4—BDO和干燥的DMF，在70～80℃的温度下进行扩链反应，得到含有固含量为13％～18％的线形SMPU溶液；三、将线形SMPU溶液均匀涂敷在玻璃板上，放置于70～100℃烘箱内进行充分干燥12～15h，然后在室温下放置22～26h，得到形状记忆聚氨酯；四、将步骤三得到的形状记忆聚氨酯与干燥的DMF加入到反应瓶中，配制形状记忆聚氨酯质量含量为5％～10％的溶液，磁力搅拌直至聚氨酯完全溶解，得到形状记忆聚氨酯覆膜溶液；其中步骤一中所述的液态PCL与MDI的摩尔比为1：(2～4)。

【技术特征摘要】
1.形状记忆聚氨酯覆膜溶液的制备方法，其特征在于是按下列步骤实现：
一、将DMF用分子筛干燥处理，得到干燥的DMF，液态PCL置于反应容器中抽
真空脱水，然后在氩气保护的条件下加入干燥的DMF和MDI，在70～80℃下搅拌反应1.5～
2.5h，得到预聚物；
二、向步骤一得到的预聚物中加入1,4—BDO和干燥的DMF，在70～80℃的温度下进
行扩链反应，得到含有固含量为13％～18％的线形SMPU溶液；
三、将线形SMPU溶液均匀涂敷在玻璃板上，放置于70～100℃烘箱内进行充分干燥
12～15h，然后在室温下放置22～26h，得到形状记忆聚氨酯；
四、将步骤三得到的形状记忆聚氨酯与干燥的DMF加入到反应瓶中，配制形状记忆聚
氨酯质量含量为5％～10％的溶液，磁力搅拌直至聚氨酯完全溶解，得到形状记忆聚氨酯覆
膜溶液；
其中步骤一中所述的液态PCL与MDI的摩尔比为1：(2～4)。
2.根据权利要求1所述的形状记忆聚氨酯覆膜溶液的制备方法，其特征在于步骤一所
述的液态PCL是将固态PCL置于干燥箱中加热熔融得到的。
3.根据权利要求1所述的形状记忆聚氨酯覆膜溶液的制备方法，其特征在于步骤一液
态PCL置于反应容器中在水浴120℃的条件下抽真空脱水1h。
4.根据权利要求1所述的形状记忆聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷劲松，刘彦菊，郑焓，魏洪秋，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23