一种无色透明高强度聚氨酯防伪材料的制备方法及其应用技术

本发明专利技术属于功能高分子材料合成技术领域，公开了一种无色透明高强度聚氨酯防伪材料的制备方法，步骤为：（1）将TPE

【技术实现步骤摘要】
一种无色透明高强度聚氨酯防伪材料的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及功能高分子材料合成
，具体涉及一种无色透明高强度聚氨酯防伪材料的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]聚氨酯(Polyurethane，PU)是聚氨基甲酸酯的简称，1937年由德国科学家拜耳等人专利技术，是一种具有多种用途的合成聚合物材料。聚氨酯是一种典型的嵌段聚合物，可以通过不同的异氰酸酯和多元醇反应制备得到，由于所用单体的可变性使得人们容易制备出具有特定物理特性的聚氨酯材料，并具有广泛的应用。该材料具有非常出色的柔弹性、韧性、广泛的硬度范围、良好的撕裂强度、良好的耐磨性、良好的耐化学性、热封性等，目前被广泛应用于纺织、交通运输、航天、化工、电子、医疗等诸多领域。
[0003]在这个信息化的时代，防伪是一个重要的问题。目前已经研究了各种防伪技术，包括射频识别、条形码、全息图、变色油墨、刮擦式薄膜等。然而这些方法都存在合成复杂、材料昂贵、设备要求高、易于复制等缺点。因此，光学防伪材料，如荧光材料、量子点、上转换材料等越来越受到人们的关注，它们可以很容易克服上述的缺点，可用于肉眼可观察的光学防伪标签。在这些材料和技术中，荧光聚氨酯由于其优异的性能而备受关注。但目前大多数传统荧光聚氨酯材料都存在聚集引起的猝灭(ACQ)效应，这极大的限制了材料在聚集状态下的应用。尽管无机纳米粒子，如量子点或上转换纳米粒子与聚氨酯结合能显示出明亮的荧光和良好的光稳定性，但它们的重金属成分容易引起毒性问题，同样限制了其进一步应用。幸运的是，具有聚集诱导发光特征的荧光剂与聚氨酯的结合能很好的克服上述问题。
[0004]但现有的聚集诱导发光聚氨酯制备的防伪材料易出现力学性能差、透明性差、带有颜色以及荧光稳定性差等缺点。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题和不足，本专利技术的目的在于提供一种无色透明高强度聚氨酯防伪材料的制备方法及其应用。
[0006]基于上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术第一方面提供了一种无色透明高强度聚氨酯防伪材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)将TPE
‑
2OH和二异氰酸酯按比例加入反应容器中，在70～90℃条件下反应0.5～2h，然后向反应容器中加入大分子二元醇，在70～90℃下继续反应1.5～3h；
[0009](2)将步骤(1)得到的反应液冷却至0～60℃，向反应液中加入催化剂和溶剂，混合均匀后再加入扩链剂，在0～60℃反应1～4h，即得无色透明高强度聚氨酯防伪材料。
[0010]根据上述的制备方法，优选地，二异氰酸酯、大分子二元醇和扩链剂的摩尔比为2.1：(0.4～1)：(1～1.6)。
[0011]根据上述的制备方法，优选地，所述二异氰酸酯与TPE
‑
2OH的质量比为1：(0.007～
0.07)。
[0012]根据上述的制备方法，优选地，所述大分子二元醇为聚六亚甲基碳酸酯二元醇、聚己内酯二醇和聚四亚甲基醚二醇中的至少一种。更加优选地，所述大分子二元醇的数均分子量为2000。
[0013]根据上述的制备方法，优选地，所述扩链剂为1,4
‑
丁二醇、1,6
‑
己二醇、乙二醇、3,3
’‑
二氯
‑
4,4
’‑
二苯基甲烷二胺、乙二胺、2
‑
羟乙基二硫化物和胱胺中的至少一种。
[0014]根据上述的制备方法，优选地，所述TPE
‑
2OH的制备方法为：将4
‑
羟基二苯甲酮和锌粉加入无水四氢呋喃中，混合均匀得到混合液；在
‑
5℃～5℃和保护气体氛围下，向混合液中加入四氯化钛，冷凝回流反应24～36h，然后采用K2CO3溶液淬灭反应，固液分离去除固体杂质，得到反应液；去除反应液中的溶剂，并对反应液进行分离提纯，得到TPE
‑
2OH。更加优选地，反应液进行分离提纯的方法是采用柱层析法对反应液进行分离提纯。
[0015]根据上述的制备方法，优选地，4
‑
羟基二苯甲酮、锌粉和四氯化钛的摩尔比为1：4.4：2.2。
[0016]根据上述的制备方法，优选地，步骤(1)中所述二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和二苯甲烷二异氰酸酯中的至少一种。
[0017]根据上述的制备方法，优选地，步骤(2)中，所述催化剂为有机锡催化剂，所述有机锡催化剂的用量占二异氰酸酯、大分子二元醇和扩链剂总重量的0.1％。更加优选地，所述有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡。
[0018]根据上述的制备方法，优选地，步骤(2)中所述溶剂为N,N
‑
二甲基乙酰胺。
[0019]本专利技术第二方面提供了一种利用上述第一方面所述制备方法制备的无色透明高强度聚氨酯防伪材料。
[0020]本专利技术制备的无色透明高强度聚氨酯防伪材料可以进一步制备成聚氨酯薄膜或聚氨酯涂层。其中，聚氨酯薄膜的制备方法为：将上述第一方面所述制备方法制备的无色透明高强度聚氨酯防伪材料倒入模具(模具优选为聚四氟乙烯模具)中，置于60℃真空干燥箱中干燥3～5天去除溶剂，然后将材料从模具中剥离，得到聚氨酯弹性体；为得到厚度均一无气泡聚氨酯薄膜，将所得的聚氨酯弹性体剪碎后溶解于N,N
‑
二甲基乙酰胺(DMAc)中加入到单口烧瓶中，使用磁力搅拌60℃溶解1～2h，得到均一透明的聚氨酯溶液；再将聚氨酯溶液倒入模具(模具优选为聚四氟乙烯模具)中，放入60℃真空烘箱中干燥至恒重，即得厚度均一无气泡的聚氨酯薄膜。聚氨酯涂层的制备方法为：将上述第一方面所述制备方法制备的无色透明高强度聚氨酯防伪材料涂布于玻璃载玻片上，置于60℃真空干燥箱中干燥1～2天去除溶剂即得聚氨酯涂层。
[0021]本专利技术第三方面提供了上述第二方面所述无色透明高强度聚氨酯防伪材料在防伪产品中的应用。
[0022]与现有技术相比，本专利技术取得的积极有益效果为：
[0023](1)采用本专利技术制备方法制备的聚氨酯是一种无色透明高强度AIE聚氨酯，该聚氨酯为高度线性结构，使得该聚氨酯具有较好的韧性和弹性，其拉伸强度最高可达69.5MPa，断裂伸长率最高可达1249％，远高于现有聚集诱导发光聚氨酯；而且，本专利技术制备的聚氨酯透明度高，在400～600nm波长范围内透过率达到85％以上，解决现有聚集诱导发光聚氨酯存在力学性能差、透明性差、带有颜色的技术难题。
10％(质量分数为10％)的K2CO3溶液淬灭反应，离心除去固体杂质。再用二氯甲烷萃取，旋干溶剂得到粗产物。最后粗产物采用柱层析法分离，真空干燥得到1,2
‑
二(4
‑
羟基苯)
‑
1,2
‑
二苯乙烯(TPE
‑
2OH)。其中，4
‑
羟基二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无色透明高强度聚氨酯防伪材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将TPE
‑
2OH和二异氰酸酯按比例加入反应容器中，在70～90℃条件下反应0.5～2h，然后向反应容器中加入大分子二元醇，在70～90℃下继续反应1.5～3h；（2）将步骤（1）得到的反应液冷却至0～60℃，向反应液中加入催化剂和溶剂，混合均匀后再加入扩链剂，在0～60℃反应1～4h，即得无色透明高强度聚氨酯防伪材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，二异氰酸酯、大分子二元醇和扩链剂的摩尔比为2.1：（0.4～1）：（1～1.6）。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯与TPE
‑
2OH的质量比为1：（0.007～0.07）。4.根据权利要求1～3任一所述的制备方法，其特征在于，所述大分子二元醇为聚六亚甲基碳酸酯二元醇、聚己内酯二醇和聚四亚甲基醚二醇中的至少一种。5. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述扩链剂为1, 4
‑
丁二醇、1, 6
‑
己二醇、乙二醇、3, 3
’‑
二氯
‑
4, 4
’‑
二苯基甲烷二胺、乙二胺、2
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文涛，崔洗金，宋长远，郝锐，何素芹，黄淼铭，刘浩，朱诚身，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：