一种异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯及其制备方法与应用。所述异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯具有如下式所示的结构：其中，n选自0～10，m选自1～10，x选自1～100，y选自1～100，z选自0～8，R1选自C1‑

【技术实现步骤摘要】
一种异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于聚氨酯
，具体涉及一种异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]柔性电子在信息，能源，医学等领域具有广阔的应用前景。能够承受拉力，压缩和弯曲等变形的柔性电子已成为电子，力学，材料和物理领域的研究热点。柔性电子设备通常由几个功能单元组成，主要包括传感单元，电路以及电极等。通常，上述功能单元组装于弹性体基体上，且该基体填充有一种或多种导电填料以获得各类功能。由于弹性基体决定了柔性电子器件的变形能力(弯曲，拉伸和恢复)，因此制备具有出色力学性能的弹性基体材料是开发日常耐用的高性能柔性器件的关键挑战之一。
[0003]在众多弹性基体中，聚氨酯脱颖而出，因为它具有丰富的原材料选择，灵活的配方和可调节的力学性能。具有较低的玻璃化转变温度(Tg)的软段和具有较高的Tg的硬段间歇地分布在聚氨酯的主链上。在凝聚态下，两个热力学不相容的组分进行微相分离，分别形成软相区和硬相区。软相区较低T
g
使其具有可逆变形，而硬相区具有强氢键或结晶态，这可以提供良好的形状固定效果。因此，与其他均聚物型弹性体相比，聚氨酯具有优异的韧性和抗撕裂性。同时，通过调节软段和硬段的比例可以获得多种所需的模量和变形能力。
[0004]然而，考虑到日常使用中的复杂环境，优异的力学性能只是柔性电子的综合要求之一。日常使用中不可避免地会发生意外损坏和细菌污染。因此，制备具有自愈合和抗真菌能力的弹性基体将有利于柔性电子器件的广泛应用。而普通的聚氨酯并不具备自愈合和抗真菌能力。另外，随着石化资源的日益紧张，生物基材料以其环境友好以及原料可再生等优势获得了大众的青睐。以异山梨醇为代表的生物基二醇，能够有效取代石油基二醇用作聚氨酯合成中的扩链剂，并提供优异的韧性。到目前为止，现有技术中还未见兼备高效自愈合以及抗菌性能的异山梨醇基聚氨酯的文献和专利报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯及其制备方法与应用，以克服现有技术的不足。
[0006]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0007]本专利技术实施例提供了一种异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯，它具有如式(I)所示的结构：
[0008][0009]其中，n选自0～10，m选自1～10，x选自1～100，y选自1～100，z选自0～8，R1选自C1‑
C
10
的烷基、烯基、炔基中的任意一种或两种以上的组合，R2选自下列的任一种基团或两种以上基团的组合：
[0010][0011]其中虚线代表键连接位置。
[0012]进一步的，所述异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯包括硬段结构、软段结构及具有自愈合功能的硫代氨基甲酸酯结构，所述硬段结构与软段结构通过硫代氨基甲酸酯结构连接；所述硬段结构的来源包括具有异山梨醇基团的扩链剂与异氰酸酯，所述扩链剂与异氰酸酯通过共价键连接；所述软段结构的来源包括聚二硫醇，并且其中包含硫醚键和非平面环结构。
[0013]本专利技术实施例还提供了如前述的异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯的制备方法，其包括：在保护性气氛中，使包含聚二硫醇、具有异山梨醇基团的扩链剂、异氰酸酯、催化剂与有机溶剂的均匀混合反应体系反应，获得所述异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯。
[0014]本专利技术实施例还提供了前述的异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯于制备橡胶制品中的用途。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0016](1)本专利技术制备的异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯具有优异的力学性能以及抗撕裂能力，断裂伸长率可达600％以上，即使在50％破裂的情况下，仍旧具有300％以上的断裂伸长率；同时，此聚氨酯在50℃的自愈合速度可达1.5μm/min，并且随着温度的升高自愈合能力逐渐增强，在80℃下可到达100μm/min；
[0017](2)本专利技术制备的聚氨酯具有优异的抗菌性能，即使在霉菌浓度为1.0
×
105cfu/cm2的环境中也能保持力学性能以及自愈合性能的稳定；
[0018](3)本专利技术中的异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯中引入了异山梨醇结构，其可以增加聚氨酯的刚性，有助于提高其拉伸后的回复能力；同时因为异山梨醇是生物基原料，产量丰富且可持续，增加了环保特性，能够有效避免石油资源枯竭；
[0019](4)本专利技术提供的异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯的制备方法具有工艺简单，原料易得，材料性能可控性强等特点，有非常广泛的应用前景。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本专利技术一典型实施方案中异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯的结构示意图；
[0022]图2是本专利技术一典型实施方案中聚二硫醇的结构示意图；
[0023]图3是本专利技术施例1中异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯的核磁共振氢谱图；
[0024]图4a
‑
图4f是本专利技术实施例1中异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯在50℃下进行自愈合测试的显微镜结果图；
[0025]图5a
‑
图5c是本专利技术实施例1中异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯以及普通滤纸、无硫醚键的聚氨酯在黑曲霉菌环境下的抗菌测试效果图；
[0026]图6是本专利技术实施例1
‑
3中异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯的机械性能曲线图。
具体实施方式
[0027]鉴于现有技术的缺陷，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，其主要通过具有硫醚键和非平面环结构聚二硫醇软段、异山梨醇与异氰酸酯采用一步法合成异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯，使该聚氨酯部分原料来源绿色且可持续、力学性能优异、兼备自愈合以及抗菌性能。
[0028]下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]本专利技术实施例的一个方面提供了一种异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯，它具有如式(I)所示的结构：
[0030][0031]其中，n选自0～10，m选自1～10，x选自1～100，y选自1～100，z选自0～8，R1选自C1‑
C
10
的烷基、烯基、炔基中的任意一种或两种以上的组合，R2选自下列的任一种基团或两种以上基团的组合：
[0032][0033]其中虚线代表键连接位置。
[0034]在一些较为具体的实施方案中，所述异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯，其特征在于，它具有如式(I)所示的结构：其中，n选自0～10，m选自1～10，x选自1～100，y选自1～100，z选自0～8，R1选自C1‑
C
10
的烷基、烯基、炔基中的任意一种或两种以上的组合，R2选自下列的任一种基团或两种以上基团的组合：其中虚线代表键连接位置。2.根据权利要求1所述的异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯，其特征在于包括硬段结构、软段结构及具有自愈合功能的硫代氨基甲酸酯结构，所述硬段结构与软段结构通过硫代氨基甲酸酯结构连接；所述硬段结构的来源包括具有异山梨醇基团的扩链剂与异氰酸酯，所述扩链剂与异氰酸酯通过共价键连接；所述软段结构的来源包括聚二硫醇，并且其中包含硫醚键和非平面环结构。3.根据权利要求2所述的异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯，其特征在于：所述具有异山梨醇基团的扩链剂包括具有异山梨醇结构的小分子二醇；优选的，所述具有异山梨醇结构的小分子二醇具有如式(II)所示的结构：其中，n选自0～10；优选的，所述具有异山梨醇结构的小分子二醇的数均分子量为146～5000g/mol。4.根据权利要求2所述的异山梨醇基抗菌型自愈合聚氨酯，其特征在于：所述聚二硫醇是由小分子二硫醇与带有非平面环结构的二烯烃交替共聚制得，且所述聚二硫醇的分子链两端使用硫醇封端；优选的，所述小分子二硫醇包括1，2
‑
乙二硫醇、1，3
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丙二硫醇、1，4
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丁二硫醇、1，5
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戊二硫醇、1，6
‑
己二硫醇、1，7
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庚二硫醇、1，8
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辛二硫醇、1，9
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壬二硫醇、1，10
‑
癸二硫醇中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述带有非平面环结构的二烯烃包括1，4
‑
环己烷二甲醇二乙烯醚、1，4
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环己烷二乙醇二乙烯醚、1，4
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环己烷二丙醇二乙烯醚、1，4
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环己烷二丁醇二乙烯醚、1，4
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环己烷二戊醇二乙烯醚、1，4
‑
环己烷二己醇二乙烯醚、1，4
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环己烷二庚醇二乙烯醚、1，4
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环己烷二辛醇二乙烯醚、1，4
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环己烷二壬醇二乙烯醚、1，4
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环己烷二癸醇二
乙烯醚中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述聚二硫醇的数均分子量为500～5000g/mol；和/或，所述异氰酸酯包括二异氰酸酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建海，王美兰，
申请(专利权)人：昌亚新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：