一种自愈合聚氨酯薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种自愈合聚氨酯薄膜及其制备方法。以聚四氢呋喃、异佛尔酮二异氰酸酯、双（4

【技术实现步骤摘要】
一种自愈合聚氨酯薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于自愈合薄膜材料制备
，提供了一种自愈合聚氨酯薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯作为一种新型的自愈合材料，由于其优异的性能，在各个领域都展现了良好的应用前景。现如今对自愈合聚氨酯的制备技术已经取得了良好的成果。现有一种自修复的聚氨酯制备方法，采用一锅法，利用二氨基二苯基烷基二硒醚交联剂，直链状的异氰酸酯基封端的第一聚氨酯预聚物和具有三个支链的异氰酸酯基封端的第二聚氨酯预聚物反应，最终得到基于聚氨酯的含烷基二硒醚的自愈合材料。制备的聚氨酯的流程繁琐，制备条件苛刻。制备的聚氨酯成品流动性不佳。
[0003]现有技术通过在氮气做保护气体的条件下，利用预聚体法制备了一种自愈合聚氨酯。对于合成条件要求苛刻，满足不了大多数实验室制备。
[0004]市面上可提供的自愈合聚氨酯种类少，导致相应的应用领域自合成达到要求的自愈合聚氨酯。中国专利技术专利CN112812263 A公开了一种自愈合水凝胶的制备方法与应用，将聚乙二醇与二异氰酸酯按一定的比例混合，在催化剂作用下反应，反应完成后加入含二硫键的四羟基化合物，进行交联反应，再经去离子水浸泡，制备成自愈合水凝胶，再将制备的自愈合干凝胶浸泡于已溶有药物有效成分的去离子水中，制备成载药凝胶。这种方法制备自愈合凝胶过程复杂，时间长，条件苛刻。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术存在的不足，提供一种工艺简单、产率高的自愈合聚氨酯薄膜及其制备方法。
[0006]实现本专利技术目的的技术方案是提供一种自愈合聚氨酯薄膜，它的结构式为：；其中，n为聚四氢呋喃的重复单元个数，n=3～25。
[0007]本专利技术提供的自愈合聚氨酯薄膜，其薄膜的厚度为1～3mm。
[0008]本专利技术技术方案还包括一种自愈合聚氨酯薄膜的制备方法，步骤如下：（1）以分子量为1000～2000g/mol的聚四氢呋喃（PEMTG）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和扩链剂双（4
‑
羟苯基）
‑
二硫醚为原料，原料中，羟基与异氰酸酯基的比值n3：n
4 = 0.8～1，其中，聚四氢呋喃中羟基的个数为n1，双（4
‑
羟苯基）
‑
二硫醚中羟基的个数为n2, n3=n1+n2，异佛尔酮二异氰酸酯中异氰酸酯基的个数为n4；按聚四氢呋喃与异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔质量比为0.7～1.0:2.1，异佛尔酮二异氰酸酯与双（4
‑
羟苯基）
‑
二硫醚的摩尔质量比为2.1:1.3～1，称取各原料；
（2）将称取的原料聚四氢呋喃加入到一定量的N,N
‑
二甲基甲酰胺或N,N
‑
二甲基乙酰胺中，缓慢滴加异佛尔酮二异氰酸酯，每分钟的滴加量为滴加液的18%～25%；按质量百分比为原料总量的0.05～0.15%加入催化剂二丁基锡二月桂酸酯（T
‑
12），在密封、恒温60～90℃的油浴锅条件下反应1.5～2h，得到聚氨酯预聚体；（3）加入称取的原料双（4
‑
羟苯基）
‑
二硫醚，再加入N,N
‑
二甲基甲酰胺或N,N
‑
二甲基乙酰胺调节反应液的质量百分比浓度为40～45%，在密封、恒温60~90℃的油浴锅条件下反应4～5h；（4）加入溶剂调节反应液的质量百分比浓度为22%～37%；所述溶剂为丙酮或四氢呋喃中的一种；（5）将步骤（4）得到的产物置于聚四氟乙烯模具中，在温度为70～90 ℃的鼓风干燥箱中处理24～48h，蒸发溶剂，再在温度为40～70℃的真空干燥烘箱中处理2～4h，除去气泡，得到厚度为1～3mm的自愈合聚氨酯薄膜。
[0009]本专利技术技术方案的反应分子方程式如下所示：其中，n代表重复单元的个数，由聚四氢呋喃的摩尔质量决定，（T
‑
12）代表催化剂二丁基锡二月桂酸酯。
[0010]本专利技术采用预聚体的合成方法制备具有愈合性能的聚氨酯，先由异佛尔酮二异氰酸酯中的异氰酸酯键（
‑
N=C=O）与聚四氢呋喃中的羟基（
‑
OH）进行反应，生成预聚体，然后加入扩链剂即双（4
‑
羟苯基）
‑
二硫醚，异氰酸酯键（
‑
N=C=O）与双（4
‑
羟苯基）
‑
二硫醚中的羟基（
‑
OH）反应一段时间后，生成具有愈合性能的聚氨酯。
[0011]本专利技术提供的自愈合聚氨酯材料，其自愈合机理主要依赖于分子链的流动性和二硫键的可逆反应两个要素。具体的自愈合原理是：聚氨酯表面发生划痕或者断裂时，分子链发生断裂，然而二硫键断开。由于大分子链的流动，断裂部分的分子链相互靠近，二硫键重新排列结合形成新的分子链，最终断裂或者划痕消失，则使聚氨酯自恢复。
[0012]自愈合原理的二硫键断裂和重新结合的分子链结构反应机理如下：。
[0013]本专利技术技术方案采用合成过程中加入满足合成基本正常进行的少量溶剂，在合成结束后加入少量溶剂的方法，降低反应液浓度，有利于提高小批量实验产品的产率，在增加合成产率的同时减少溶剂的使用量，减少环境污染的同时降低生产成本。本专利技术在反应液中加入沸点低的有机溶剂，可在不影响溶剂挥发时间的前提下，降低溶液中生成聚氨酯的浓度，增加溶液的流动性，减少聚氨酯的黏附，增加产率，以制备得到1～3mm厚度的聚氨酯薄膜。
[0014]本专利技术制备的聚氨酯为大分子聚合物，可用于静电纺丝工艺制备聚氨酯纤维。本专利技术合成的自愈合聚氨酯薄膜材料可在常温下溶于有机溶剂，制备成纺丝液。由于本方法制备的聚氨酯柔韧性较大，用于同轴纺丝时，在不影响制备纤维柔软性的前提下，可以赋予纤维性能。
[0015]由于以上方案的采用，与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1.采用本专利技术提供的聚氨酯合成方法，在不使用氮气保护的条件下得到具有愈合性能的聚氨酯薄膜，降低了反应条件，且合成时间短，提供了一种制备自愈合材料的新方法，有利于自愈合材料的研究和推广。
[0016]2. 本专利技术提供的技术方案，在合成反应结束后加入沸点低、易挥发的溶剂，增加了实验室小批量合成的产率，同时减少了后处理的时间，节约能源，降低产品成本。
[0017]3.本专利技术在不使用涂布机的条件下，制备1～3mm厚度的自愈合聚氨酯薄膜，可在常温下溶于有机溶剂，制备成纺丝液；同时，制备的聚氨酯为大分子聚合物，可采用静电纺丝工艺制备自愈合聚氨酯纤维。
[0018]4.本专利技术制备的聚氨酯柔韧性较大，用于同轴纺丝时，在不影响制备纤维柔软性
的前提下，可以赋予纤维自愈合性能。
附图说明
[0019]图1为本专利技术各实施例合成产物的傅里叶红外光谱测试(FTIR)曲线图；图2为本专利技术各实施例合成的产物在波长为2200cm
‑1～2300cm
‑1处的傅里叶红外光谱测试(FTIR)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自愈合聚氨酯薄膜，其特征在于它的结构式为：；其中，n为聚四氢呋喃的重复单元个数，n=3～25。2.根据权利要求1所述的一种自愈合聚氨酯薄膜，其特征在于：薄膜的厚度为1～3mm。3.一种自愈合聚氨酯薄膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）以分子量为1000～2000g/mol的聚四氢呋喃、异佛尔酮二异氰酸酯和扩链剂双（4
‑
羟苯基）
‑
二硫醚为原料，原料中，羟基与异氰酸酯基的比值n3：n
4 = 0.8～1，其中，聚四氢呋喃中羟基的个数为n1，双（4
‑
羟苯基）
‑
二硫醚中羟基的个数为n2, n3=n1+n2，异佛尔酮二异氰酸酯中异氰酸酯基的个数为n4；按聚四氢呋喃与异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔质量比为0.7～1.0:2.1，异佛尔酮二异氰酸酯与双（4
‑
羟苯基）
‑
二硫醚的摩尔质量比为2.1:1.3～1，称取各原料；（2）将称取的原料聚四氢呋喃加入到一定...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文利，朱俊志，王启明，王岩，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：