一种自修复聚氨酯材料制造技术

本发明专利技术涉及一种自修复聚氨酯材料。该材料的结构式如(Ⅰ)。该材料的制备方法包括：将聚醚多元醇或者聚酯多元醇与2,4

【技术实现步骤摘要】
Letters.2021,10:510
‑
517.
[0013][10]Chen X；Zawaski C E；Spiering G A,et al.Quadruple Hydrogen Bonding Supramolecular Elastomers for Melt Extrusion Additive Manufacturing[J].ACS Applied Materials&Interfaces.2020,12(28):32006
‑
32016.

技术实现思路

[0014]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种自修复聚氨酯材料，以克服现有技术中聚氨酯材料不能兼具较好的力学性能和自愈合性。
[0015]本专利技术提供一种自修复聚氨酯材料，所述材料的结构式如下：
[0016][0017]式中R1为聚酯或者聚醚结构；R2对应多异氰酸酯原料部分，x:y为1:100
‑
100:1。
[0018]优选地，所述聚酯结构对应原料聚酯多元醇，所述聚酯多元醇包括聚己内酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸丙二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚邻苯二甲酸丁醇酯二醇中的一种或几种。
[0019]优选地，所述聚醚结构对应原料聚醚多元醇，所述聚醚多元醇包括聚四氢呋喃醚二醇、聚丙二醇、聚乙二醇中的一种或几种。
[0020]优选地，所述多异氰酸酯原料包括二异氰酸酯。
[0021]优选地，所述多异氰酸酯原料包括二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸、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、苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。
[0022]本专利技术还提供一种自修复聚氨酯材料的制备方法，包括：
[0023]将聚醚多元醇或者聚酯多元醇与2,4
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二氨基
‑6‑
羟基嘧啶以摩尔比100:1～1:100混合溶解于溶剂中，加入多异氰酸酯，反应，沉淀，洗涤，干燥，得到自修复聚氨酯材料。
[0024]优选地，所述溶剂包括二甲基亚砜、DMF、THF、1,4
‑
二氧六环、丙酮、丁酮、甲苯中的一种或几种。
[0025]优选地，所述聚醚多元醇或者聚酯多元醇与溶剂的质量比为(1
‑
100)：(10
‑
600)。
[0026]优选地，所述聚醚多元醇或者聚酯多元醇在混合前进行真空除水。
[0027]优选地，所述聚醚多元醇或者聚酯多元醇与多异氰酸酯的质量比为(1
‑
100)：(0.3
‑
100)。
[0028]优选地，所述反应的体系中加入催化剂，聚醚多元醇或者聚酯多元醇与催化剂的质量比为(5
‑
7)：(0
‑
0.05)。
[0029]优选地，所述催化剂包括有机金属催化剂和/或胺类催化剂。
[0030]优选地，所述有机金属催化剂包括二月桂酸二丁基锡和/或辛酸亚锡。
[0031]优选地，所述胺类催化剂包括三乙胺、双二甲胺基乙基醚、N
‑
乙基吗啉、三亚乙基二胺、N,N
‑
二甲基环己胺中的一种或几种。
[0032]优选地，所述反应温度为70
‑
100℃，反应时间为10
‑
30h。
[0033]优选地，所述沉淀是在乙醚中进行。
[0034]优选地，所述洗涤是采用去离子水。
[0035]优选地，所述干燥是在真空烘箱中45
‑
55℃下进行。
[0036]本专利技术还提供一种上述自修复聚氨酯材料在弹性体、密封材料或粘结材料中的应用。
[0037]多重氢键是一类具有较高结合强度及动态可逆性质的超分子作用，在线型聚合物中可形成物理交联网络，提高材料机械强度的同时赋予材料良好的自修复能力。本专利技术以聚醚多元醇或者聚酯多元醇、多异氰酸酯、2,4
‑
二氨基
‑6‑
羟基嘧啶为原料，合成了具有多重氢键物理交联结构的聚氨酯。
[0038]有益效果
[0039]本专利技术将含有脲基嘧啶酮(Upy)结构的2,4
‑
二氨基
‑6‑
羟基嘧啶作为扩链剂，与聚醚多元醇或者聚酯多元醇及多异氰酸酯进行一步法反应得到聚氨酯超分子弹性体，Upy上的四重氢键位点通过超分子作用使分子链相互间牢固结合，提升材料力学性能，并可通过加热促进氢键网络的解离与重组实现材料的高效自愈。
附图说明
[0040]图1为本专利技术聚氨酯超分子弹性体SPU合成反应方程式。
[0041]图2为本专利技术聚氨酯超分子弹性体SPU的1H
‑
NMR谱图(a)、差示扫描量热分析(b)、傅里叶变换红外光谱(c)和流变测试(d)。
[0042]图3为本专利技术聚氨酯超分子弹性体SPU的应力
‑
应变曲线，其中(a)为单轴拉伸断裂试验，(b)为SPU
‑
S5循环拉伸，(c)为SPU
‑
S7循环拉伸。
[0043]图4为本专利技术聚氨酯超分子弹性体SPU样条应力松弛曲线。
[0044]图5为本专利技术聚氨酯超分子弹性体SPU疲劳恢复能力试验应力应变曲线，其中(a)为SPU
‑
S5，(b)为SPU
‑
S7。
[0045]图6为本专利技术聚氨酯超分子弹性体SPU的热愈合性，其中(a，b)为初始样条与愈合后样条拉伸断裂应力
‑
应变曲线，(c)为愈合位置与拉伸断裂位置标记。
具体实施方式
[0046]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0047]原料与试剂：
[0048]聚四氢呋喃(PTMG，Mn＝1000g/mol，阿拉丁生化科技股份有限公司)，六亚甲基二异氰酸酯(HDI，99％，阿拉丁生化科技股份有限公司)，2,4
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二氨基
‑6‑
羟基嘧啶(98％，阿拉丁生化科技股份有限公司)，二月桂酸二丁基锡(DBTDL，95％，阿拉丁生化科技股份有限公
司)，二甲基亚砜(99.7％，超干试剂，百灵威科技有限公司)，乙醚(99.7％，国药集团化学试剂有限公司)，六氟异丙醇(99.5％，阿拉丁生化科技股份有限公司)。
[0049]实施例1
[0050]聚氨酯超分子弹性体的合成：
[0051]聚四氢呋喃(PTMG，M
n
＝1000，m1)在110℃下真空除水2h，降至室温后按设计比例分别与2,4
‑
二氨基
‑6‑
羟基嘧啶(m2)混合溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自修复聚氨酯材料，其特征在于，所述材料的结构式如下：式中R1为聚酯或者聚醚结构；R2对应多异氰酸酯原料部分，x:y为1:100
‑
100:1。2.根据权利要求1所述的自修复聚氨酯材料，其特征在于，所述聚酯结构对应原料聚酯多元醇，所述聚酯多元醇包括聚己内酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸丙二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚邻苯二甲酸丁醇酯二醇中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的自修复聚氨酯材料，其特征在于，所述聚醚结构对应原料聚醚多元醇，所述聚醚多元醇包括聚四氢呋喃醚二醇、聚丙二醇、聚乙二醇中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的自修复聚氨酯材料，其特征在于，所述多异氰酸酯原料包括二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸、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、苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。5.一种自修复聚氨酯材料的制备方法，包括：将聚醚多元醇或者聚酯多元醇与2,4
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二氨基
‑6‑
羟基嘧啶以摩尔比100:1～1:100混合溶解于溶剂中，加入多异氰酸酯，反应，沉淀，洗涤，干燥，得到自修复聚氨酯材料。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括二甲基亚砜、D...

【专利技术属性】
技术研发人员：游正伟，赵召刚，何宇飞，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：