利用刚柔超分子片段协同增韧热塑性聚（氨酯-脲）的方法及其应用技术

本发明专利技术涉及高性能高分子材料合成技术领域，具体涉及利用刚柔超分子片段协同增韧热塑性聚(氨酯

【技术实现步骤摘要】
利用刚柔超分子片段协同增韧热塑性聚(氨酯
‑
脲)的方法及其应用


[0001]本专利技术涉及高性能高分子材料合成
，具体涉及一种利用刚柔超分子片段协同增韧热塑性聚(氨酯
‑
脲)的方法及其应用。

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]韧性，通常被定义为材料在发生塑性变形和破裂过程中吸收能量的能力。材料的高韧性需要强度和延展性的平衡实现。而传统高分子相较无机非金属材料和金属材料，强度较低导致应用受限。尤其热塑性聚(氨酯
‑
脲)，由于其内部的线性结构，稳定性不如交联结构的热固性聚(氨酯
‑
脲)。但由于热塑性聚(氨酯
‑
脲)具有可回收和拉伸性好的优势，在生物医学、抗冲击装置、柔性电子装置等领域得以广泛应用。因此提高热塑性聚(氨酯
‑
脲)的韧性至关重要，是未来发展趋势。
[0004]专利技术人研究发现，虽然现在广泛使用超分子作用增韧，即在热塑性聚(氨酯
‑
脲)的分子结构里引入超分子作用来提高其韧性，并取得了一系列效果。但通过仔细研究前人的分子设计，发现他们对超分子作用的利用因缺乏相关理论的指导而过于随机。他们广泛使用的非特异性超分子片段的多重结合可能会导致超分子聚集过度，使得材料在受到外力作用时，超分子作用不容易发生解离和重组，不容易耗散能量，因而无法抵抗破坏。

技术实现思路

[0005]为了解决热塑性聚(氨酯
‑
脲)韧性急需提高以及目前缺乏理论指导设计的问题，本专利技术提出一种利用刚柔超分子片段协同增韧热塑性聚(氨酯
‑
脲)的方法及其应用。使用可形成刚性超分子作用和可形成柔性超分子作用的两种扩链剂混合，形成匹配度不高的超分子作用，消除超分子过度聚集的现象。通过调控这种超分子作用可以提高弹性体的能量耗散能力和韧性，而不会牺牲其强度和弹性。此外，这种匹配度不高的超分子作用还赋予聚(氨酯
‑
脲)其他优越的机械性能，生产成本低廉，具有较高的实际应用性。
[0006]具体地，本专利技术是通过如下所述的技术方案实现的：
[0007]本专利技术第一方面，提供一种利用刚柔超分子片段协同增韧热塑性聚(氨酯
‑
脲)的方法，包括：在热塑性聚(氨酯
‑
脲)合成过程中的预聚体形成后加入混合扩链剂。
[0008]根据本专利技术，优选的，所述预聚物包含至少一种由二异氰酸酯和低聚物二元醇在催化剂作用下反应得到的聚氨酯预聚体；
[0009]进一步优选的，所述二异氰酸酯选自4,4'
‑
二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种；
[0010]进一步优选的，所述低聚物二元醇选自聚四氢呋喃、聚己内酯二醇、聚乙二醇、聚
丙二醇中的一种或多种，平均分子量为1000
‑
10000g/mol；
[0011]根据本专利技术，优选的，所述的混合扩链剂为既包含刚性扩链剂又包含柔性扩链剂的混合扩链剂；
[0012]进一步优选的，所述的刚性扩链剂选自4,4
’‑
二氨基苯酰替苯胺、N1,N4
‑
双(4
‑
氨基苯基)对苯二甲酸乙酰胺、4,4
’‑
二氨基二苯甲酮、4,4
’‑
二氨基二苯基甲烷、对苯二胺、4,4
’‑
二氨基二苯醚、间苯二甲酰肼中的一种或多种；所述的柔性扩链剂选自1,4
‑
丁二醇、1,4
‑
丁二胺、己二酸二酰肼中的一种或多种；
[0013]根据本专利技术，优选的，所述混合扩链剂占热塑性聚(氨酯
‑
脲)原料质量的2
‑
7％。
[0014]根据本专利技术，优选的，将所述混合扩链剂以溶液形式，在热塑性聚(氨酯
‑
脲)预聚体形成后加入；
[0015]进一步优选的，所述混合扩链剂溶液的溶剂为有机溶剂，选自N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N
‑
甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
[0016]根据本专利技术，优选的，利用刚柔超分子片段协同增韧热塑性聚(氨酯
‑
脲)的方法，包括步骤如下：
[0017](1)二异氰酸酯和低聚物多元醇在催化剂作用下反应形成聚氨酯预聚体；
[0018](2)将混合扩链剂的有机溶液与热塑性聚氨酯预聚体混合，加热反应，烘干溶剂得热塑性聚(氨酯
‑
脲)弹性体。
[0019]根据本专利技术，优选的，扩链剂与预聚体反应的加热温度为30
‑
60℃，反应时间为1.5
‑
8h。
[0020]根据本专利技术，优选的，加热反应完成后还进行真空除泡步骤。
[0021]本专利技术第二方面，提供一种利用刚柔超分子片段协同增韧热塑性聚(氨酯
‑
脲)的方法制备获得的刚柔超分子协同增韧热塑性聚(氨酯
‑
脲)弹性体。
[0022]本专利技术第三方面，提供一种刚柔超分子协同增韧热塑性聚(氨酯
‑
脲)在缓冲减震材料、抗冲击涂层防护材料、军警运动制品领域中的应用。
[0023]本专利技术未详尽说明的，均按照本领域现有技术。
[0024]本专利技术上述一个或多个技术方案具有以下有益效果：
[0025]1)由于采用上述技术方案，本专利技术基于热塑性聚(氨酯
‑
脲)原有生产工艺添加新的混合扩链剂，实现了热塑性聚(氨酯
‑
脲)的增韧。
[0026]2)如果引入的是单一的不能形成超分子作用或者只能形成固定化学计量比超分子作用的扩链剂，制得的聚(氨酯
‑
脲)韧性不强；如果引入的是单一的可以形成非固定化学计量比超分子作用的扩链剂，会产生过度的超分子片段的聚集，使得材料在受到外力作用时，超分子作用不能及时发生解离和重组，难以耗散能量，因而无法抵抗破坏。因此本专利技术的一些技术方案将刚性、柔性混合扩链剂引入到热塑性聚(氨酯
‑
脲)，刚性、柔性超分子作用交叉，形成匹配度不高的超分子作用，能够分散掉单一超分子作用造成的过度堆积效应，在外力驱使下能够及时的解离和重组，耗散能量，实现增韧。
[0027]3)本专利技术技术方案所提供的利用刚柔超分子片段协同增韧热塑性聚(氨酯
‑
脲)的方法，简单易行，原料易得，成本较低，对反应条件和所用设备要求不高。本专利技术技术方案所选的混合扩链剂具有较宽泛的使用范围，能对多种类型的高分子材料进行添加。
附图说明
[0028]构成本专利技术的一部分的说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用刚柔超分子片段协同增韧热塑性聚(氨酯
‑
脲)的方法，包括：在热塑性聚(氨酯
‑
脲)合成过程中的预聚体形成后加入混合扩链剂。2.根据权利要求1所述的利用刚柔超分子片段协同增韧热塑性聚(氨酯
‑
脲)的方法，其特征在于，所述预聚物包含至少一种由二异氰酸酯和低聚物二元醇在催化剂作用下反应得到的聚氨酯预聚体。3.根据权利要求1所述的利用刚柔超分子片段协同增韧热塑性聚(氨酯
‑
脲)的方法，其特征在于，所述二异氰酸酯选自4,4'
‑
二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种；所述低聚物二元醇选自聚四氢呋喃、聚己内酯二醇、聚乙二醇、聚丙二醇中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的利用刚柔超分子片段协同增韧热塑性聚(氨酯
‑
脲)的方法，其特征在于，所述的混合扩链剂为既包含刚性扩链剂又包含柔性扩链剂的混合扩链剂。5.根据权利要求1所述的利用刚柔超分子片段协同增韧热塑性聚(氨酯
‑
脲)的方法，其特征在于，所述的刚性扩链剂选自4,4
’‑
二氨基苯酰替苯胺、N1,N4
‑
双(4
‑
氨基苯基)对苯二甲酸乙酰胺、4,4
’‑
二氨基二苯甲酮、4,4
’‑
二氨基二苯基甲烷、对苯二胺、4,4
’‑
二氨基二苯醚、间苯二甲酰肼中的一种或多种；所述的柔性扩链剂选自1,4
‑
丁二醇、1,4
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭，王璐平，郝京诚，张开强，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：