自修复低模高强水性聚氨酯及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自修复低模高强水性聚氨酯及其制备方法，该聚氨酯采用以下步骤制得：大分子二元醇I，大分子多元醇II和二异氰酸酯反应，得到聚氨酯预聚物a1；向其中加入小分子扩链剂、亲水扩链剂I、溶剂、催化剂，反应得到水性聚氨酯预聚体a2；再加入溶剂和亲水扩链剂II，反应得到水性聚氨酯预聚体a3；再加入溶剂，高速剪切下加入成盐剂，搅拌均匀后加入水高速分散乳化后加入3～5倍水稀释的后扩链剂，然后在真空下脱除溶剂即得。本发明专利技术通过在水性聚氨酯的软段和硬段引入了二硫键，该二硫键的引入能够有效地降低了水性聚氨酯的模量，提高水性聚氨酯的强度，还能够使得水性聚氨酯具有自修复性能，使得聚氨酯在没有任何修复剂的条件下可实现自修复。

【技术实现步骤摘要】
自修复低模高强水性聚氨酯及其制备方法
本专利技术涉及水性聚氨酯领域，尤其涉及一种自修复低模高强水性聚氨酯及其制备方法。
技术介绍
聚氨酯是一类主链含有氨基甲酸酯基单元的高分子化合物的总称，是由多元醇、小分子扩链剂和多异氰酸酯逐步聚合形成的多嵌段聚合物。多元醇构成软段，小分子扩链剂和多异氰酸酯构成硬段，通过调节软硬段中的组成成分和比例可以有效地控制聚氨酯的分子结构和物理化学性能。硬段的极性较强，容易聚集；硬段和软段在热力学上的不相容性可形成微相分离。聚氨酯的这种微相分离结构使聚氨酯比其他高分子材料有着更好的生物相容性，可用作医疗器械或用品的表面。此外，聚氨酯优良的、可调控的物理机械性能也使其能够广泛地应用于表面涂饰。然而，聚氨酯尤其是其在使用的过程中不可避免地会受到碰撞或刮擦，直接影响使其安全性和使用寿命。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种自修复低模高强水性聚氨酯及其制备方法，具有自修复性能，使得聚氨酯在没有任何修复剂的条件下可实现自修复。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种自修复低模高强水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：a)将大分子二元醇I，大分子多元醇II和二异氰酸酯于90～100℃反应2～4h，得到聚氨酯预聚物a1；所述大分子二元醇I为二硫化物与己二酸酯化得到的聚酯二元醇；b)向步骤a)得到的聚氨酯预聚物a1中加入小分子扩链剂、亲水扩链剂I、溶剂、催化剂，于60～80℃反应4～7h，得到水性聚氨酯预聚体a2；c)向步骤b)得到的水性聚氨酯预聚体a2中加入溶剂和亲水扩链剂II，于50～60℃反应0.5～1h，得到水性聚氨酯预聚体a3；d)向步骤c)得到的水性聚氨酯预聚体a3中加入溶剂，高速剪切下加入成盐剂，搅拌1～5min后加入水高速分散乳化2～5min后加入3～5倍水稀释的后扩链剂，搅拌20～40min，然后在真空下脱除溶剂，即得水性聚氨酯；所述后扩链剂为2-氨基乙基二硫化物。优选地，所述大分子多元醇II为聚四氢呋喃二元醇。优选地，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4`-二苯基甲烷二异氰酸酯或4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯。优选地，所述小分子扩链剂为1,2-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、新戊二醇或三甲基戊二醇。优选地，所述亲水扩链剂I为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸。优选地，所述亲水扩链剂II为乙二胺基磺酸钠。优选地，所述催化剂选自辛酸亚锡、二月桂酸正丁基锡、有机Bi盐催化剂、有机Zn盐催化剂中的一种或几种。优选地，所述成盐剂为三乙胺、N,N二甲基乙醇胺、氢氧化钠或氢氧化钾。优选地，步骤b)、步骤c)和步骤d)中，所述溶剂均独立地选自丙酮或丁酮。优选地，所述后扩链剂为2-氨基乙基二硫化物。一种自修复低模高强水性聚氨酯，采用上述自修复低模高强水性聚氨酯的制备方法制得。本专利技术提供的一种自修复低模高强水性聚氨酯及其制备方法，该聚氨酯采用以下步骤制得：将大分子二元醇I，大分子多元醇II和二异氰酸酯于90～100℃反应2～4h，得到聚氨酯预聚物a1；大分子二元醇I为二硫化物与己二酸酯化得到的聚酯二元醇；b)向步骤a)得到的聚氨酯预聚物a1中加入小分子扩链剂、亲水扩链剂I、溶剂、催化剂，于60～80℃反应4～7h，得到水性聚氨酯预聚体a2；c)向步骤b)得到的水性聚氨酯预聚体a2中加入溶剂和亲水扩链剂II，于50～60℃反应0.5～1h，得到水性聚氨酯预聚体a3；d)向步骤c)得到的水性聚氨酯预聚体a3中加入溶剂，高速剪切下加入成盐剂，搅拌1～5min后加入水高速分散乳化2～5min后加入3～5倍水稀释的后扩链剂，搅拌20～40min，然后在真空下脱除溶剂，即得水性聚氨酯；后扩链剂为2-氨基乙基二硫化物。本专利技术通过在水性聚氨酯在软段和硬段引入了二硫键，该二硫键的引入能够有效地降低了水性聚氨酯的模量，提高水性聚氨酯的强度，还能够使得水性聚氨酯具有自修复性能，使得聚氨酯在没有任何修复剂的条件下可实现自修复。具体实施方式为了进一步了解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点而不是对本专利技术专利要求的限制。本专利技术提供了一种自修复低模高强水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：a)将大分子二元醇I，大分子多元醇II和二异氰酸酯于90～100℃反应2～4h，得到聚氨酯预聚物a1；大分子二元醇I为二硫化物与己二酸酯化得到的聚酯二元醇；b)向步骤a)得到的聚氨酯预聚物a1中加入小分子扩链剂、亲水扩链剂I、溶剂、催化剂，于60～80℃反应4～7h，得到水性聚氨酯预聚体a2；c)向步骤b)得到的水性聚氨酯预聚体a2中加入溶剂和亲水扩链剂II，于50～60℃反应0.5～1h，得到水性聚氨酯预聚体a3；d)向步骤c)得到的水性聚氨酯预聚体a3中加入溶剂，高速剪切下加入成盐剂，搅拌1～5min后加入水高速分散乳化2～5min后加入3～5倍水稀释的后扩链剂，搅拌20～40min，然后在真空下脱除溶剂，即得水性聚氨酯；后扩链剂为2-氨基乙基二硫化物。上述技术方案中，通过在水性聚氨酯在软段和硬段引入了二硫键，该二硫键的引入能够有效地降低了水性聚氨酯的模量，提高水性聚氨酯的强度，还能够使得水性聚氨酯具有自修复性能，使得聚氨酯在没有任何修复剂的条件下可实现自修复。在本专利技术中，大分子二元醇I，大分子多元醇II和二异氰酸酯反应，得到聚氨酯预聚物a1。在本专利技术的实施例中，大分子二元醇I为二硫化物与己二酸酯化得到的聚酯二元醇；在其他实施例中，大分子二元醇I的相对分子量为1000～4000；在另外的实施例中，大分子二元醇I的相对分子量为3000。其中，二硫化物为二苯基二硫化物或2-羟乙基二硫化物。在本专利技术的实施例中，大分子多元醇II为聚四氢呋喃二元醇；在其他实施例中，大分子多元醇II的相对分子量为2000～3000；在另外的实施例中，大分子多元醇II的相对分子量为3000。在本专利技术的实施例中，二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4`-二苯基甲烷二异氰酸酯或4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯。得到聚氨酯预聚物a1后，向其中加入小分子扩链剂、亲水扩链剂I、溶剂、催化剂，于60～80℃反应4～7h，得到水性聚氨酯预聚体a2。在本专利技术的实施例中，小分子扩链剂为1,2-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、新戊二醇或三甲基戊二醇；在其他实施例中，小分子扩链剂为2-甲基-1,3-丙二醇。在本专利技术的实施例中，亲水扩链剂I为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸；在其他实施例中，亲水扩链剂I为二羟甲基丙酸。在本专利技术的实施例中，催化剂选自辛酸亚锡、二月桂酸正丁基锡、有机Bi盐催化剂、有机Zn盐催化剂中的一种或几种；在其他实施例中，有机Bi盐催化剂为异辛酸铋，月桂芁酸铋或新癸酸铋；有机Zn盐催化剂为二甲基锌或二乙基锌。在本专利技术的实施例中，步骤b)中，溶剂为丙酮或丁酮。得到的水性聚氨酯预聚体a2后，向其中加入溶剂和亲水扩链剂II，于50～60℃反应0.5～1h，得到水性聚氨酯预聚体a3。在本专利技术的实施例中，溶剂同上所述，在此不再赘述。在本专利技术的实施例中，亲水扩链剂II为乙二胺基磺酸钠。得到的水性聚氨酯预聚体a3中加入溶剂，高速剪切下加入成盐剂，搅拌1～5min本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自修复低模高强水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)将大分子二元醇I，大分子多元醇II和二异氰酸酯于90～100℃反应2～4h，得到聚氨酯预聚物a1；所述大分子二元醇I为二硫化物与己二酸酯化得到的聚酯二元醇；b)向步骤a)得到的聚氨酯预聚物a1中加入小分子扩链剂、亲水扩链剂I、溶剂、催化剂，于60～80℃反应4～7h，得到水性聚氨酯预聚体a2；c)向步骤b)得到的水性聚氨酯预聚体a2中加入溶剂和亲水扩链剂II，于50～60℃反应0.5～1h，得到水性聚氨酯预聚体a3；d)向步骤c)得到的水性聚氨酯预聚体a3中加入溶剂，高速剪切下加入成盐剂，搅拌1～5min后加入水高速分散乳化2～5min后加入3～5倍水稀释的后扩链剂，搅拌20～40min，然后在真空下脱除溶剂，即得水性聚氨酯；所述后扩链剂为2‑氨基乙基二硫化物。

【技术特征摘要】
1.一种自修复低模高强水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)将大分子二元醇I，大分子多元醇II和二异氰酸酯于90～100℃反应2～4h，得到聚氨酯预聚物a1；所述大分子二元醇I为二硫化物与己二酸酯化得到的聚酯二元醇；b)向步骤a)得到的聚氨酯预聚物a1中加入小分子扩链剂、亲水扩链剂I、溶剂、催化剂，于60～80℃反应4～7h，得到水性聚氨酯预聚体a2；c)向步骤b)得到的水性聚氨酯预聚体a2中加入溶剂和亲水扩链剂II，于50～60℃反应0.5～1h，得到水性聚氨酯预聚体a3；d)向步骤c)得到的水性聚氨酯预聚体a3中加入溶剂，高速剪切下加入成盐剂，搅拌1～5min后加入水高速分散乳化2～5min后加入3～5倍水稀释的后扩链剂，搅拌20～40min，然后在真空下脱除溶剂，即得水性聚氨酯；所述后扩链剂为2-氨基乙基二硫化物。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述大分子多元醇II为聚四氢呋喃二元醇。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶灿，徐杰，王继印，戎佳萌，贾娟，潘轸，
申请(专利权)人：合肥思敬齐化工材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34