一种超韧性聚氨酯交联网络的制备方法技术

本发明专利技术属于聚合物制备领域，涉及一种超韧性聚氨酯交联网络的制备方法。包括以下步骤：以异佛尔酮二异氰酸酯、聚丙二醇为原料，己二酸二酰肼扩链，重氮烷基进行交联，得到基于多重氢键的自修复聚氨酯微交联网络。本发明专利技术所述自修复聚氨酯交联网络制备方法新颖，己二酸二酰肼提供多重氢键，重氮烷基脲作为交联剂制备无定形硬域结构的聚氨酯弹性体。所制备的弹性体具有超高的韧性和高效的自修复能力。且本发明专利技术所选用原料成本较低，具有广阔的市场前景。步骤简单、操作方便、实用性强。实用性强。实用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种超韧性聚氨酯交联网络的制备方法


[0001]本专利技术涉弹性体自修复领域，特别涉及一种多重氢键的超韧性聚氨酯交联网络的制备方法。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]自修复材料是一种能够在损伤情况下进行自我恢复的材料，自修复材料的问世不仅增加了材料的耐久性，同时对材料的寿命也产生极大的影响，聚氨酯作为一种新兴的有机高分子材料，被誉为“第五大塑料”由于其优异的稳定性、耐化学性、回弹性、隔音、隔热、抗震、耐磨等众多优异的性能而被广泛的应用与建筑、汽车航空等多个领域，但由于工作在恶性环境的材料不可避免的会存在一定的损伤，可逆键是一种在一定的环境条件下可进行相互交换的一类动态键，由于键存在的动态特性使得键可以实现断裂充组，将动态键引入聚氨酯弹性体中，不仅对聚氨酯的力学性能产生深远的影响，从而有可能赋予聚氨酯材料自修复性能，这将极大的提升了聚氨酯弹性体的寿命。聚氨酯是由异氰酸酯基与多元醇或多元胺经过封端及扩链制备得到的一种聚合物，通过合理的控制材料中的软硬域及空间结构的设计，从而赋予材料更优异的性能及功能，将多重氢键引入聚氨酯弹性体材料中。
[0004]对于自修复弹性体来说，同时兼具高韧性、快速回弹、高效自修复仍然是一种挑战。

技术实现思路

[0005]为了制备高韧性、快速回弹、高自修复效率弹性体，本专利技术提供了一种基于多重氢键的超韧性聚氨酯交联网络的设计及制备方法，通过合理的调控氢键数量及聚合物的空间结构从而同时赋予材料超高的韧性、回弹性及自修复性能，为了制备高综合性能自修复聚氨酯弹性体，本试验特意选用聚丙二醇作为软链段，这是由于聚丙二醇不易结晶，具有优异的流动性，侧链甲基增加了链段之间的缠结作用，有利于能量耗散，同时选择己二酸二酰肼为扩链剂，丰富的羰基结构及所形成的脲基结构能够极大的增强能量的耗散，最终选择重氮烷基脲作为交联剂，共价网络结构增强了弹性体抵抗外力的能力，侧链的羰基结构能够形成氢键作用，赋予了弹性体极佳的回弹性，游离的羟基形成弱氢键，提高了弹性体的自修复能力，通过控制己二酸二酰肼及重氮烷基的比例进而控制其氢键的数量及聚合物的空间结构，物理键和化学键的共同作用及软链段的相互缠结赋予了材料超强的韧性、快速回弹及优异的自修复性能，本专利技术通过对合理的调控多重氢键及网络结构从而制备了一种超强韧性、快速回弹、高自修复效率的弹性体。
[0006]为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术的第一个方面，提供了一种超韧性聚氨酯交联网络的制备方法，包括：
[0008]将异氰酸酯、聚丙二醇和催化剂在溶剂中混合均匀，进行反应，得到预聚物；
[0009]将所述预聚物与己二酸二酰肼进行扩链，得到成聚物；
[0010]将所述成聚物与重氮烷基脲进行交联，即得。
[0011]本专利技术通过合理的调整空间结构及氢键数量从而制备一种超强韧性、快速回弹、高效自修复效率的聚氨酯弹性体，由于其廉价易得的原材料从而有望于实现工业化生产。
[0012]本专利技术的第二个方面，提供了上述的方法制备的超韧性聚氨酯交联网络。
[0013]本专利技术的第三个方面，提供了上述的超韧性聚氨酯交联网络在建筑、汽车、航空领域中的应用。
[0014]本专利技术的有益效果在于：
[0015](1)相比于现在大多数自修复聚氨酯弹性体，该专利技术具有优异的力学性能 24～40MPa，同时还具备超强的韧性240～630MJ/m3和高达102％的自修复效率。
[0016](2)相比于现在大多数自修复聚氨酯弹性体，该专利技术具有极佳的回弹性，将材料循环拉伸至1000％，20℃保持3h耗散能几乎完全恢复。
[0017](3)相比于现在大多数自修复聚氨酯弹性体，该专利技术具有较好的热稳定性。
[0018](4)相比于现在大多数自修复聚氨酯弹性体，该专利技术所涉及的原料较便宜，较易实现工业化生产。
[0019](5)本专利技术制备方法简单、操作方便、实用性强。
附图说明
[0020]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0021]图1是本专利技术聚合物分子式。
[0022]图2是本专利技术实施例4的循环拉伸图。
[0023]图3是本专利技术实施例4的热重图。
[0024]图4是本专利技术实施例4中材料自修复前后的应力应变图。
具体实施方式
[0025]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0026]术语解释
[0027]本申请中“DMAC”是指：二甲基乙酰胺；
[0028]“PPG”是指：聚丙二醇；
[0029]“IPDI”是指：异佛尔酮二异氰酸酯；
[0030]“DBTDL”是指：二丁基二月桂酸锡。
[0031]一种多重氢键的超韧性聚氨酯交联网络的制备方法，以异佛尔酮二异氰酸酯、聚丙二醇、己二酸二酰肼、重氮烷基为原料，在催化剂二月桂酸二丁基锡催化条件下聚合反应生成聚氨酯弹性体网络。
[0032]聚氨酯网络。
[0033]一种多重氢键的超韧性聚氨酯交联网络的制备方法，以异佛尔酮二异氰酸酯、聚丙二醇、己二酸二酰肼、重氮烷基为原料，在催化剂存在条件下聚合反应生成聚氨酯网络，其分子式：
[0034][0035]本专利技术所述复合材料的拉伸强度为24.8
‑
38.7MPa；韧性为240～625MJ/m3，材料在100℃可表现出102％的自修复效率。
[0036]本专利技术选择了一种带有侧链甲基的聚醚作为软链段，材料不易结晶。
[0037]本专利技术所采用的聚醚分子量为400～2000g/mol聚丙二醇软段。
[0038]本专利技术所选择的异氰酸酯为不对称性二异氰酸酯。
[0039]本专利技术所选择的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯，该异氰酸酯的特点是具有不对称结构，柔韧的环状结构赋予了软链段更好的流动性。
[0040]本专利技术所选择的扩链剂为端胺基扩链剂。
[0041]本专利技术所选择的扩链剂为端胺基己二酸二酰肼，由于其具有丰富的羰基结构，从而形成较多的氢键位点，从而极大的促进了材料高韧性。
[0042]本专利技术所选择的交联剂为一种具有广谱性抗菌的四羟基单体。
[0043]本专利技术所选用的交联剂为重氮烷基脲，提供共价交联网络及氢键位点。
[0044]本专利技术还提供了一种较优的超韧性聚氨酯材料的制备方法，具体制备方法如下：
[0045]首先，将不对称脂环族异佛尔酮二异氰酸酯与一定摩尔量的聚丙二醇在催化剂(二月桂酸二丁基锡)按照1：0.4～0.8的比例反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超韧性聚氨酯交联网络的制备方法，其特征在于，包括：将异氰酸酯、聚丙二醇和催化剂在溶剂中混合均匀，进行反应，得到预聚物；将所述预聚物与己二酸二酰肼进行扩链，得到成聚物；将所述成聚物与重氮烷基脲进行交联，即得。2.如权利要求1所述的超韧性聚氨酯交联网络的制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯、聚丙二醇、己二酸二酰肼、重氮烷基脲的摩尔比为1：0.4～0.8：0.1～0.6：0.1～0.8。3.如权利要求1所述的超韧性聚氨酯交联网络的制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯为不对称性二异氰酸酯，优选地，所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。4.如权利要求1所述的超韧性聚氨酯交联网络的制备方法，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡；或，所述溶剂为二甲基乙酰胺。5.如权利要求1所述的超韧性聚氨酯交联网络的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：高传慧，高义梁，王彦庆，王日璇，刘月涛，徐环斐，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：