一种热可逆自修复聚氨酯‑酰亚胺膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种热可逆自修复聚氨酯‑酰亚胺膜及其制备方法，包括以下步骤：(1)将二异氰酸酯溶入有机溶剂中，并在氮气环境下滴加聚酯多元醇，并加入催化剂，在60～80℃温度下搅拌反应2～4小时，得到聚氨酯预聚体；(2)将二酐溶于有机溶剂中，并与步骤(1)中所得聚氨酯预聚体混合，在60～80℃温度下搅拌反应3～5小时，得到聚氨酯‑酰亚胺预聚体；(3)步骤(2)中所得预聚体冷却至室温，将2‑羟乙基二硫化物逐滴加入步骤(2)中所得预聚体中，反应2～24小时，反应结束后倒入聚四氟乙烯板中成膜，即得到热可逆自修复聚氨酯‑酰亚胺膜。本发明专利技术利用双硫键易位交换反应实现聚氨酯‑酰亚胺膜的热可逆自修复，同时解决现有聚氨酯耐热性及机械性能差的缺陷，且制备工艺简单，实用性强，应用广泛等特点。

A thermal reversible self repairing polyurethane imide film and its preparation method

The invention discloses a heat reversible self repairing polyurethane imide film and its preparation method, which comprises the following steps: (1) the diisocyanate into an organic solvent, and in a nitrogen environment adding polyester polyol, and add catalyst at 60 to 80 DEG under stirring and reacting for 2 to 4 hours. Polyurethane prepolymer; (2) two anhydride dissolved in an organic solvent, and step (1) in the prepolymer mixture, at 60 to 80 DEG under stirring for 3 to 5 hours, to get polyurethane imide prepolymers; (3) obtained in the step (2) the prepolymer is cooled to room temperature, 2 two hydroxyethyl sulfide was added dropwise step (2) in the prepolymer reaction in 2 ~ 24 hours after the end of the reaction into the Teflon plate in the film, the thermal reversible self repairing polyurethane imides. The invention uses the self repairing thermally reversible disulfide bond polyurethane imide membrane translocation to achieve exchange reaction. At the same time to solve the defects of the existing polyurethane heat resistance and poor mechanical properties, simple preparation technology, strong practicability, wide application characteristics etc..

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚氨酯复合材料
，更具体地，涉及一种热可逆自修复聚氨酯-酰亚胺膜及其制备方法。
技术介绍
随着现代工业和社会生活快速的发展，聚氨酯因其具有优异的耐腐蚀性、耐磨性以及良好的低温弹性、生物相容性等性能，使其在现代生活中起着越来越重要的作用，现已在涂料、胶黏剂、弹性体、生物材料等领域被广泛应用。但聚氨酯因其自身的特点在成型或者使用过程中容易造成一定的缺陷，表面缺陷可能容易被观察到，但内部缺陷难以被及时发现以致于材料的力学性能严重下降，并且缩短了材料的使用寿命。如果这些缺陷能够被及时发现并且修复，可以使材料的性能发挥出来，大大的减少了安全隐患，同时减少不必要的资源浪费和财产损失。因此，模仿生物体自行修复伤口的能力，利用聚氨酯进行自修复的研究就应运而生。众所周知，聚氨酯耐热性差，使用温度一般不超过80℃，80℃以上材料就会软化，甚至变形，导致力学性能明显下降，严重的限制了PU在高温领域的应用。而聚酰亚胺是材料领域耐高温的“黄金”材料，与聚氨酯复合可以改善聚氨酯的耐热性，同时还可以提高其机械性能。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种热可逆自修复聚氨酯-酰亚胺膜及其制备方法，利用双硫键易位交换反应实现聚氨酯-酰亚胺膜的热可逆自修复，同时解决现有聚氨酯耐热性及机械性能差的缺陷。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种热可逆自修复聚氨酯-酰亚胺膜的制备方法，包括以下步骤：步骤(1)：将二异氰酸酯溶入有机溶剂中，并在氮气环境下滴加聚酯多元醇，并加入催化剂，在60～80℃温度下搅拌反应2～4小时，得到聚氨酯预聚体；步骤(2)：将二酐溶于有机溶剂中，并与步骤(1)中所得聚氨酯预聚体混合，在60～80℃温度下搅拌反应3～5小时，得到聚氨酯-酰亚胺预聚体；步骤(3)：步骤(2)中所得预聚体冷却至室温，将2-羟乙基二硫化物逐滴加入步骤(2)中所得预聚体中，反应2～24小时，反应结束后倒入聚四氟乙烯板中成膜，即得到热可逆自修复聚氨酯-酰亚胺膜。一种热可逆自修复聚氨酯-酰亚胺膜，由上述所述的热可逆自修复聚氨酯-酰亚胺膜的制备方法制备。本专利技术的聚氨酯-酰亚胺热可逆自修复机理如图1所示。本专利技术的有益效果在于：本专利技术利用双硫键易位交换反应达到热可逆自修复，解决了聚氨酯在遭到内部因素或者外部损害时，及时进行自修复，发挥其优异性能，减少安全隐患，降低资源浪费及财产损失，同时，在聚氨酯中引入酰亚胺环结构，使聚氨酯分子链上既含有聚氨酯软硬段又有刚性的酰亚胺环结构，显著的提高聚氨酯的耐热性和机械性能，且制备工艺简单，实用性强。附图说明图1为聚氨酯-酰亚胺热可逆自修复机理图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本专利技术的保护范围有任何的限制作用。本专利技术的热可逆自修复聚氨酯-酰亚胺膜的制备方法，包括以下步骤：步骤(1)：将二异氰酸酯溶入有机溶剂中，并在氮气环境下滴加聚酯多元醇，并加入催化剂，在60～80℃温度下搅拌反应2～4小时，得到聚氨酯预聚体；步骤(2)：将二酐溶于有机溶剂中，并与步骤(1)中所得聚氨酯预聚体混合，在60～80℃温度下搅拌反应3～5小时，得到聚氨酯-酰亚胺预聚体；步骤(3)：步骤(2)中所得预聚体冷却至室温，将2-羟乙基二硫化物逐滴加入步骤(2)中所得预聚体中，反应2～24小时，反应结束后倒入聚四氟乙烯板中成膜，即得到热可逆自修复聚氨酯-酰亚胺膜。上述技术方案中，所述步骤(1)中，先将聚酯多元醇在120～130℃温度下真空脱水1～2小时，并冷却至室温后，再加入反应体系中进行反应。优选的，所述二异氰酸酯中—NCO与聚酯多元醇中—OH的物质的量之比为2.1:1；所述步骤(2)中加入的二酐与步骤(3)中2-羟乙基二硫化物的物质的量之比为7:3～3:7。优选的，所述步骤(3)中2-羟乙基二硫化物逐滴加入，并且在室温下进行反应。优选的，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多者的混合物。优选的，所述聚酯多元醇为聚碳酸酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚丙二醇中的一种或两者的混合物。优选的，所述的二酐为3,3',4,4'---二苯酮四酸二酐、均苯四甲酸酐中的一种或两种。优选的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述催化剂加入的量为总质量的0.1～0.2％。优选的，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜、四氢呋喃中的一种。一种热可逆自修复聚氨酯-酰亚胺膜，由上述所述的热可逆自修复聚氨酯-酰亚胺膜的制备方法制备。实施例1：(1)将8.1份异氟尔酮二异氰酸酯溶入30份N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，并在氮气环境下滴加17.4份聚酯多元醇，并加入0.01份二月桂酸二丁基锡，在80℃温度下搅拌反应2小时，得到聚氨酯预聚体；(2)将3.9份3,3',4,4'---二苯酮四酸二酐溶于39.6份N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，并与步骤(1)中所得聚氨酯预聚体混合，在80℃温度下搅拌反应3小时，得到聚氨酯-酰亚胺预聚体；(3)步骤(2)中所得预聚体冷却至室温，将0.8份2-羟乙基二硫化物逐滴加入步骤(2)中所得预聚体中，反应2小时，反应结束后倒入聚四氟乙烯板中成膜，即得到热可逆自修复聚氨酯-酰亚胺膜。实施例2：(1)将8.2份异氟尔酮二异氰酸酯溶入35份N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，并在氮气环境下滴加17.5份聚酯多元醇，并加入0.01份二月桂酸二丁基锡，在70℃温度下搅拌反应3小时，得到聚氨酯预聚体；(2)将2.8份3,3',4,4'---二苯酮四酸二酐溶于35份N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，并与步骤(1)中所得聚氨酯预聚体混合，在70℃温度下搅拌反应3小时，得到聚氨酯-酰亚胺预聚体；(3)步骤(2)中所得预聚体冷却至室温，将1.4份2-羟乙基二硫化物逐滴加入步骤(2)中所得预聚体中，反应3小时，反应结束后倒入聚四氟乙烯板中成膜，即得到热可逆自修复聚氨酯-酰亚胺膜。实施例3：(1)将8.2份异氟尔酮二异氰酸酯溶入35份N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，并在氮气环境下滴加17.6份聚酯多元醇，并加入0.01份二月桂酸二丁基锡，在60℃温度下搅拌反应3小时，得到聚氨酯预聚体；(2)将2.7份3,3',4,4'---二苯酮四酸二酐溶于35份N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，并与步骤(1)中所得聚氨酯预聚体混合，在70℃温度下搅拌反应3小时，得到聚氨酯-酰亚胺预聚体；(3)步骤(2)中所得预聚体冷却至室温，将2.3份2-羟乙基二硫化物逐滴加入步骤(2)中所得预聚体中，反应4小时，反应结束后倒入聚四氟乙烯板中成膜，即得到热可逆自修复聚氨酯-酰亚胺膜。实施例4：(1)将8.2份异氟尔酮二异氰酸酯溶入35份N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，并在氮气环境下滴加17.6份聚酯多元醇，并加入0.01份二月桂酸二丁基锡，在80℃温度下搅拌反应3小时，得到聚氨酯预聚体；(2)将1.7份3,3',4,4'---二苯酮四酸二酐溶于35份N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，并与步骤(1)中所得聚氨酯预聚体混合，在60℃温度下搅拌反应3小时，得到聚氨酯-酰亚胺预聚体；(3)步骤(2)中所得预聚体冷却至室温，将1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热可逆自修复聚氨酯‑酰亚胺膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：将二异氰酸酯溶入有机溶剂中，并在氮气环境下滴加聚酯多元醇，并加入催化剂，在60～80℃温度下搅拌反应2～4小时，得到聚氨酯预聚体；步骤(2)：将二酐溶于有机溶剂中，并与步骤(1)中所得聚氨酯预聚体混合，在60～80℃温度下搅拌反应3～5小时，得到聚氨酯‑酰亚胺预聚体。步骤(3)：步骤(2)中所得预聚体冷却至室温，将2‑羟乙基二硫化物逐滴加入步骤(2)中所得预聚体中，反应2～24小时，反应结束后倒入聚四氟乙烯板中成膜，即得到热可逆自修复聚氨酯‑酰亚胺膜。

【技术特征摘要】
1.一种热可逆自修复聚氨酯-酰亚胺膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：将二异氰酸酯溶入有机溶剂中，并在氮气环境下滴加聚酯多元醇，并加入催化剂，在60～80℃温度下搅拌反应2～4小时，得到聚氨酯预聚体；步骤(2)：将二酐溶于有机溶剂中，并与步骤(1)中所得聚氨酯预聚体混合，在60～80℃温度下搅拌反应3～5小时，得到聚氨酯-酰亚胺预聚体。步骤(3)：步骤(2)中所得预聚体冷却至室温，将2-羟乙基二硫化物逐滴加入步骤(2)中所得预聚体中，反应2～24小时，反应结束后倒入聚四氟乙烯板中成膜，即得到热可逆自修复聚氨酯-酰亚胺膜。2.如权利要求1所述的热可逆自修复聚氨酯-酰亚胺膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，先将聚酯多元醇在120～130℃温度下真空脱水1～2小时，并冷却至室温后，再加入反应体系中进行反应。3.如权利要求1所述的热可逆自修复聚氨酯-酰亚胺膜的制备方法，其特征在于：所述二异氰酸酯中—NCO与聚酯多元醇中—OH的物质的量之比为2.1:1；所述步骤(2)中加入的二酐与步骤(3)中2-羟乙基二硫化物的物质的量之比为7:3～3:7。4.如权利要求1所述的热可逆自修复聚氨酯-酰亚胺膜的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：易昌凤，田军，肖利吉，徐祖顺，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42