一种自修复型羰基改性热塑性聚脲弹性体的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自修复型羰基改性热塑性聚脲弹性体的制备方法，包括如下步骤：S1：制备羰基改性聚天门冬氨酸酯：将碳酸二烷基酯与二元胺和溶剂混合，反应后分离溶剂得到羰基改性二元胺；氮气保护下将羰基改性二元胺与马来酸烷基酯或N

【技术实现步骤摘要】
一种自修复型羰基改性热塑性聚脲弹性体的制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子涂料
，尤其是涉及一种自修复型羰基改性热塑性聚脲弹性体的制备方法。

技术介绍

[0002]聚合物基自修复体系可分为两种：(1)一种是外援型自修复，即将载有液态修复剂的微胶囊、液芯纤维或者毛细管网络埋植于基体材料中，外部损伤导致微胶囊、液芯纤维和毛细管网络的破裂，液态修复剂释放进入裂缝后固化，从而对裂缝完成修复。这种修复方法取决于使用的修复剂，一旦修复剂耗尽将导致修复终止，修复次数有限，只能修复微裂缝，且修复剂的释放在微胶囊或者中空纤维中又形成了新的空隙，成为材料的新缺陷。(2)另一种是本征型自修复，利用可逆共价键(如Diels
‑
Alder反应，二硫键)或可逆非共价键(例如氢键，离子相互作用，π
‑
π相互作用，主客体相互作用，金属配位相互作用)，通过加热等方式向体系提供能量，使可逆化学键发生可逆反应而实现自修复。相比之下，本征型自修复聚合物材料可实现多次自修复，而且可以修复断裂的材料，与外援型自修复相比具有更好的自修复性能。
[0003]聚脲是一种可以进行本征性自修复的材料，中国专利CN111440315B(申请日2020年4月28日)公开了一种自修复热塑性弹性体及其制备方法，基于二氧化碳和二元胺反应生成聚脲，使聚脲材料具有高强度、高韧性、良好的自修复性能。但是此方法合成复杂，工艺要求高；生成的聚脲树脂受合成工艺限制分子量低，拉伸强度低，合成的热塑性弹性体不能实现工业化生产，限制了其使用。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了克服现有技术中的自修复型聚脲材料存在的上述问题，提供一种自修复型羰基改性热塑性聚脲弹性体的制备方法，将羰基改性聚天门冬氨酸酯与羰基改性多异氰酸酯硅油固化剂反应，得到具有耐磨、抗老化、高弹性和高强度的自修复型塑性聚脲弹性体。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种自修复型羰基改性热塑性聚脲弹性体的制备方法，包括如下步骤：S1：制备羰基改性聚天门冬氨酸酯：S11：将碳酸二烷基酯与二元胺和溶剂混合，反应后分离溶剂得到羰基改性二元胺；S12：氮气保护下将羰基改性二元胺与马来酸烷基酯或N
‑
烷基马来酰亚胺反应，得到所述羰基改性聚天门冬氨酸酯；S2：制备羰基改性多异氰酸酯硅油固化剂：S21：将碳酸二烷基酯与二元胺和溶剂混合，反应后分离溶剂得到羰基改性二元胺；
S22：向所得的羰基改性二元胺中加入1,3
‑
双(3
‑
氨基丙基)
‑
1,1,3,3
‑
四甲基二硅氧烷，再滴加氯甲酸三氯甲酯，并用白炽灯照射反应，反应结束后将混合物旋干并用乙酸乙酯萃取然后脱除溶剂，得到所述羰基改性多异氰酸酯硅油固化剂；S3：将制得的羰基改性聚天门冬氨酸酯和羰基改性多异氰酸酯硅油固化剂混合挤出后，得到所述羰基改性热塑性聚脲弹性体。
[0006]本专利技术通过碳酸二烷基酯与二元胺反应得到羰基改性二元胺，然后再通过羰基改性二元胺与马来酸烷基酯或N
‑
烷基马来酰亚胺的反应及羰基改性二元胺与多氨基硅油的光气法反应，分别在聚天门冬氨酸酯和多异氰酸酯硅油中引入羰基，得到羰基改性聚天门冬氨酸酯和羰基改性多异氰酸酯硅油固化剂。将本专利技术中的羰基改性聚天门冬氨酸酯和羰基改性多异氰酸酯硅油固化剂混合，可反应得到热塑性聚脲弹性体涂料。
[0007]聚天门冬氨酸酯是一类特殊的位阻型仲胺类化合物，其与
‑
NCO反应形成的弹性体不易发泡，并有位阻功能性侧基保护主链，相比传统的聚脲材料，具有更高的强度、更好的防水、防腐、耐磨性能、更高的漆膜附着力；聚脲间形成的氢键给分子提供较强支撑作用，侧基提供较好的弹性，在氢键和侧基的作用下具有好的自修复性能。同时，本专利技术在分子结构中引入的羰基可提高热塑性聚脲弹性体的自修复特性，使材料具有优异的弹性和高强度。并且，本专利技术采用硅油对异氰酸酯固化剂进行改性，可以使体系粘度降低，弹性增强，更利于弹性体的使用。
[0008]本专利技术反应条件温和，更容易获得高分子量羰基改性热塑性聚脲弹性体，产物的强度和弹性更高；可制得具有优异性能的多功能性环保防腐材料，可用于密封材料及线缆保护材料。
[0009]作为优选，步骤S11和S21中所述碳酸二烷基酯和二元胺的摩尔比为1:2～2.1；反应温度60～120℃，反应时间4～8h。
[0010]作为优选，步骤S11和S21中所述的碳酸二烷基酯为碳酸二甲酯和/或碳酸二乙酯，所述的二元胺选自乙二胺、1,6
‑
己二胺、HMDA、IPDA中的一种或几种。
[0011]作为优选，步骤S12中所述的马来酸烷基酯或N
‑
烷基马来酰亚胺与羰基改性二元胺的摩尔比为2～2.2:1；反应温度60～120℃，反应时间10～24h。
[0012]作为优选，步骤S12中所述的马来酸烷基酯选自马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二丁酯、马来酸二异丁酯中的一种或几种；所述的N
‑
烷基马来酰亚胺选自N
‑
甲基马来酰亚胺、N
‑
乙基马来酰亚胺、N
‑
丙基马来酰亚胺、N
‑
异丙基马来酰亚胺中的一种或几种。
[0013]作为优选，步骤S22中加入的1,3
‑
双(3
‑
氨基丙基)
‑
1,1,3,3
‑
四甲基二硅氧烷质量为羰基改性二元胺质量的1～5％；羰基改性二元胺与氯甲酸三氯甲酯的摩尔比为1:6～6.5。
[0014]作为优选，步骤S22中白炽灯功率为100～120W，照射反应2～3h。
[0015]作为优选，步骤S3中羰基改性聚天门冬氨酸酯和羰基改性多异氰酸酯硅油固化剂的质量比为1:0.5～1.5。
[0016]作为优选，步骤S3中的挤出温度为100～140℃。
[0017]因此，本专利技术具有如下有益效果：(1)分别在聚天门冬氨酸酯和多异氰酸酯硅油中引入羰基，并使羰基改性聚天门冬氨酸酯与羰基改性多异氰酸酯硅油固化剂反应，得到具有耐磨、抗老化、高弹性和高强度
的自修复型塑性聚脲弹性体，可提高热塑性聚脲弹性体的自修复特性，使材料具有优异的弹性和高强度，并具有良好的防腐、耐磨性和耐候性；(2)通过控制聚合反应温度及羰基改性聚天门冬氨酸酯和羰基改性多异氰酸酯硅油固化剂的比例可以控制羰基改性热塑性聚脲弹性体的分子量，可以得到不同要求分子量的羰基改性热塑性聚脲弹性体做不同的用途；(3)采用硅油对异氰酸酯固化剂进行改性，可以使体系粘度降低，弹性增强，更利于弹性体的使用；(4)反应条件更温和，更容易获得高分子量羰基改性热塑性聚脲弹性体，产物的强度和弹性更高。
具体实施方式
[0018]下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步的描述。
[0019]在本专利技术中，若非特指，所有原料均可从市场购本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自修复型羰基改性热塑性聚脲弹性体的制备方法，其特征是，包括如下步骤：S1：制备羰基改性聚天门冬氨酸酯：S11：将碳酸二烷基酯与二元胺和溶剂混合，反应后分离溶剂得到羰基改性二元胺；S12：氮气保护下将羰基改性二元胺与马来酸烷基酯或N
‑
烷基马来酰亚胺反应，得到所述羰基改性聚天门冬氨酸酯；S2：制备羰基改性多异氰酸酯硅油固化剂：S21：将碳酸二烷基酯与二元胺和溶剂混合，反应后分离溶剂得到羰基改性二元胺；S22：向所得的羰基改性二元胺中加入1,3
‑
双(3
‑
氨基丙基)
‑
1,1,3,3
‑
四甲基二硅氧烷，再滴加氯甲酸三氯甲酯，并用白炽灯照射反应，反应结束后将混合物旋干并用乙酸乙酯萃取然后脱除溶剂，得到所述羰基改性多异氰酸酯硅油固化剂；S3：将制得的羰基改性聚天门冬氨酸酯和羰基改性多异氰酸酯硅油固化剂混合挤出后，得到所述羰基改性热塑性聚脲弹性体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤S11和S21中所述碳酸二烷基酯和二元胺的摩尔比为1:2~2.1；反应温度60~120℃，反应时间4~8h。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征是，步骤S11和S21中所述的碳酸二烷基酯为碳酸二甲酯和/或碳酸二乙酯，所述的二元胺选自乙二胺、1,6
‑
己二胺、HMDA、IPDA中的一种或几种。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵军子，朱银邦，徐群英，卢鹏飞，
申请(专利权)人：浙江艾特普科技有限公司，
类型：发明
国别省市：