一种三联吡啶功能性扩链剂的制备方法及其在制备自愈合导电聚氨酯弹性体中的应用技术

本发明专利技术公开一种三联吡啶功能性扩链剂的制备方法，所述三联吡啶功能性扩链剂为双羟基封端的三联吡啶功能性扩链剂，制备方法如下：在无水无氧环境下，将4

【技术实现步骤摘要】
一种三联吡啶功能性扩链剂的制备方法及其在制备自愈合导电聚氨酯弹性体中的应用


[0001]本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种三联吡啶功能性扩链剂的制备方法及其在制备自愈合导电聚氨酯弹性体中的应用。

技术介绍

[0002]柔性传感器具有良好的力学性能和导电性能，可与人体曲线轮廓良好贴合，因而受到人们的广泛关注。但是其使用寿命有限，在使用过程中不可避免地会出现裂纹或者裂缝，严重影响使用时限和安全性，损坏的材料大多被报废或焚烧，造成严重的环境污染和资源浪费。为实现社会的可持续发展，需要制备一种良好自愈合性能的导电材料来解决这一问题。
[0003]聚氨酯是一种具有塑料高强度和橡胶高弹性的聚合物材料，其结构是由软段和硬段组成。软段作为柔性链段，为聚氨酯提供良好的弹性性能，硬段作为交联点，为聚氨酯提供刚性。导电自愈合聚氨酯材料则要求链段具有较好的流动性，这与聚氨酯的高力学强度在原理要求上相冲突，在聚氨酯主链中引入动态可逆相互作用，在一定程度上可改善二者之间的冲突。然而构建一种兼具良好自愈合性能和力学性能的导电聚氨酯材料仍是一个挑战。
[0004]因此，制备一种可自愈合的导电聚氨酯弹性体具有可观的应用前景。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷，本专利技术提供一种三联吡啶功能性扩链剂的制备方法及其在制备自愈合导电聚氨酯弹性体中的应用，在制备自愈合导电聚氨酯弹性体时，无需溶剂，减少污染，能制备得到兼具良好导电性、力学性能和室温自愈合性能的聚氨酯材料。
[0006]一种三联吡啶功能性扩链剂的制备方法，所述三联吡啶功能性扩链剂为双羟基封端的三联吡啶功能性扩链剂，制备方法通过取代反应进行，具体如下：在无水无氧环境下，将4
’‑
溴
‑
2,2
’
:6,2
’‑
三联吡啶、三乙醇胺混合，再加入碘化亚铜和碳酸铯作为催化剂，在密封环境下、100
‑
150℃下回流反应10
‑
20h后，冷却至室温，萃取有机相，通过柱层析提纯，即可。
[0007]优选地，所述4
’‑
溴
‑
2,2
’
:6,2
’‑
三联吡啶、三乙醇胺、碘化亚铜、碳酸铯的摩尔比为1:（10
‑
30）（0.2
‑
0.5）:（5
‑
8）。
[0008]一种自愈合导电聚氨酯弹性体的制备方法，具体如下：（1）将聚四亚甲基醚二醇脱水，然后与异佛尔酮二异氰酸酯在催化剂作用下反应，制得预聚物，再加入扩链剂搅拌至粘度增大，在90
‑
110℃下熟化10
‑
15h，制得聚氨酯基体；（2）将得到的聚氨酯基体溶于四氢呋喃中，向其中加入金属阳离子盐，搅拌均匀，挥发溶剂成膜，得到高强度聚氨酯；（3）将得到的高强度聚氨酯溶于四氢呋喃中，向其中加入锂盐，搅拌均匀后，挥发
溶剂成膜，即可；其中，所述扩链剂为4,4
’‑
二氨基二苯二硫醚和三联吡啶功能性扩链剂；所述三联吡啶功能性扩链剂为通过权利要求1或2所述制备方法制备得到的；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡；所述金属阳离子盐为六水合三氯化铁、氯化锌中的至少一种。
[0009]优选地，所述锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂、高氯酸锂中的任意一种。
[0010]优选地，所述聚四亚甲基醚二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、扩链剂、催化剂的比例为1mmol:（2.00
‑
2.10）mmol:1mmol:50μL。
[0011]优选地，所述扩链剂中4,4
’‑
二氨基二苯二硫醚占的摩尔比为25
‑
75%，其余为三联吡啶功能性扩链剂。
[0012]优选地，步骤（2）中，金属阳离子盐与聚氨酯基体中三联吡啶基团的摩尔比为（0.5
‑
4.0）：1。
[0013]优选地，步骤（3）中，所述锂盐与高强度聚氨酯的质量比为（5
‑
45）：100。
[0014]优选地，所述脱水具体为在100
‑
120℃下真空脱水处理2
‑
3h。
[0015]本专利技术的优点：本专利技术提供了一种双羟基封端的三联吡啶扩链剂，在制备聚氨酯弹性体时，通过扩链作用在聚氨酯主链上引入了三联吡啶基团和二硫键，将多个动态键包括二硫键、三联吡啶与金属离子的配位作用、氨基甲酸酯和脲基的氢键以及锂离子与聚醚软段中氧原子的松散配位作用引入聚氨酯骨架，形成动态超分子聚合物网络。二硫键主要用于实现自愈合性能，三联吡啶与金属离子的配位作用主要用于增强力学性能，氢键作为牺牲键用来耗散应变能，通过有效的可逆键断裂重组来增加聚氨酯的韧性，锂离子与聚醚软段中氧原子的配位作用较为疏松，具有较低的离子传输活化能，有助于提高离子电导率，为聚氨酯提供良好的导电性能，因此制得了兼具良好导电性、力学性能和室温自愈合性能的聚氨酯材料。且本专利技术制备的聚氨酯通过本体聚合得到，无需溶剂，节约成本，环保，减少污染。
附图说明
[0016]图1是实施例1制备的双羟基封端的三联吡啶扩链剂TPYOH的核磁共振氢谱图。
[0017]图2是实施例6在步骤（2）和步骤（3）制备的聚氨酯红外谱图。
[0018]图3是实施例6、对比例1和对比例2在步骤（2）制备的高强度聚氨酯的应力应变测试图。
[0019]图4是实施例6制备的导电聚氨酯的自愈合性能图。
[0020]图5是实施例6制备的导电聚氨酯的传感性能测试。
具体实施方式
[0021]实施例1一种三联吡啶功能性扩链剂的制备方法，所述三联吡啶功能性扩链剂为双羟基封端的三联吡啶功能性扩链剂，制备方法通过取代反应进行，具体如下：在无水无氧环境下，将4
’‑
溴
‑
2,2
’
:6,2
’‑
三联吡啶（1eq）和三乙醇胺（10eq）加入密封管中，再加入碘化亚铜
（0.2eq）和碳酸铯（5eq）作为催化剂，在密封环境下、130℃下回流反应18h后，冷却至室温，萃取有机相，通过柱层析提纯，得到的淡黄色产物即为双羟基封端的三联吡啶功能性扩链剂。
[0022]实施例2一种三联吡啶功能性扩链剂的制备方法，所述三联吡啶功能性扩链剂为双羟基封端的三联吡啶功能性扩链剂，制备方法通过取代反应进行，具体如下：在无水无氧环境下，将4
’‑
溴
‑
2,2
’
:6,2
’‑
三联吡啶（1eq）和三乙醇胺（10eq）加入密封管中，再加入碘化亚铜（0.5eq）和碳酸铯（8eq）作为催化剂，在密封环境下、150℃下回流反应18h后，冷却至室温，萃取有机相，通过柱层析提纯，得到的淡黄色产物即为双羟基封端的三联吡啶功能性扩链剂。
[0023]实施例3一种三联吡啶功能性扩链剂的制备方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三联吡啶功能性扩链剂的制备方法，其特征在于：所述三联吡啶功能性扩链剂为双羟基封端的三联吡啶功能性扩链剂，制备方法如下：在无水无氧环境下，将4
’‑
溴
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2,2
’
:6,2
’‑
三联吡啶、三乙醇胺混合，再加入碘化亚铜和碳酸铯作为催化剂，在密封环境下、100
‑
150℃下回流反应10
‑
20h后，冷却至室温，萃取有机相，通过柱层析提纯，即可。2.根据权利要求1所述三联吡啶功能性扩链剂的制备方法，其特征在于：所述4
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溴
‑
2,2
’
:6,2
’‑
三联吡啶、三乙醇胺、碘化亚铜、碳酸铯的摩尔比为1:（10
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30）（0.2
‑
0.5）:（5
‑
8）。3.一种自愈合导电聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：制备方法如下：（1）将聚四亚甲基醚二醇脱水，然后与异佛尔酮二异氰酸酯在催化剂作用下反应，制得预聚物，再加入扩链剂搅拌至粘度增大，在90
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110℃下熟化10
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15h，制得聚氨酯基体；（2）将得到的聚氨酯基体溶于四氢呋喃中，向其中加入金属阳离子盐，搅拌均匀，挥发溶剂成膜，得到高强度聚氨酯；（3）将得到的高强度聚氨酯溶于四氢呋喃中，向其中加入锂盐，搅拌均匀后，挥发溶剂成膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾鹏翔，王唤霞，贾尊凯，罗锦妮，陈媛，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：