【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料，具体涉及一种可在室温下自愈合的耐老化聚氨酯及其制备方法。
技术介绍
1、聚氨酯材料在服役过程中会受到诸如摩擦、拉伸及穿刺等的损害，从而引起聚氨酯的局部损坏和裂纹的产生，逐渐演化为宏观断裂，影响使用寿命，因此赋予聚氨酯的自修复性能具有重要意义。聚氨酯和其他高分子材料一样，在贮存和使用过程中会因热、光、空气、氧和水的作用产生老化降解，导致聚氨酯制品变色、发脆、力学性能下降，以致失去使用价值，亟需提高聚氨酯的抗老化性能。
2、聚氨酯结构中引入硼酸键、亚胺键、二硫键等动态共价键，使其自发或在外界条件下(热、光、催化剂)发生动态交换反应，从而赋予聚氨酯材料自愈、加工和再生能力。然而，这些动态共价键都不能实现聚氨酯的实时自我修复，且光、热和其他刺激可能会损坏聚氨酯材料。特别当聚氨酯材料较厚或处于封闭状态时，很难观察材料内部是否损坏，光刺激也难以到达材料内部实现修复。因此，开发室温自愈聚氨酯是一个新的方向。同时，在目前的抗老化聚氨酯设计中，人们大多采用二氧化钛作为外加剂，但是经过纳米分散的二氧化钛颗粒易在聚氨酯固化过程中发生聚集，降低聚氨酯的力学性能。水滑石是一种常见的光屏蔽剂，将它加到聚氨酯材料中可提高其耐紫外线老化能力，有效减弱聚合物的光老化，且水滑石是由带正电荷的主体层板和层间阴离子通过非共价键的相互作用组装而成化合物，其表面含有丰富的oh-，可被聚氨酯结构中的-nco基团反应形成稳定的化学键，在并不影响聚氨酯的力学性能的前提下提升水滑石在聚氨酯中的分散性。
3、中国专利技术专利cn 1
4、聚碳酸亚丙酯二醇是一种可以由二氧化碳与环氧丙烷聚合而得的聚碳酸酯多元醇。其原料二氧化碳为来源广泛、成本低廉的温室气体，有利于缓解温室效应。中国专利技术专利cn 109485818b公开了一种可自修复的聚氨酯弹性体及其制备方法和应用，该专利中使用了聚碳酸亚丙酯二醇制备了自愈合聚氨酯，但其自愈合性能仅依赖分子键之间的氢键作用，并不存在动态共价键的作用。
5、中国专利技术专利cn 112961308 a公开了一种二氧化钛纳米颗粒掺杂高分子聚氨酯材料的制备方法，由于是直接将二氧化钛掺入聚氨酯中，二氧化钛在聚氨酯中的分散性不佳。
技术实现思路
1、为解决抗老化材料在聚氨酯中分散性不佳的问题，同时实现聚氨酯在现室温下自愈合，本专利技术提供了一种可在室温下自愈合的耐老化聚氨酯及其制备方法。
2、为达到上述目的，采用技术方案如下：
3、一种可在室温下自愈合的耐老化聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)取摩尔比为1:(3～4)的聚碳酸亚丙酯二醇和异氰酸酯基材料，在90～120℃下搅拌反应1～4h，得到聚氨酯预聚体；
5、(2)取质量比为(10～50):1的聚氨酯预聚体和水滑石，60～90℃下搅拌反应2h，得到水滑石改性聚氨酯预聚体；
6、(3)维持反应温度60～90℃，搅拌下向水滑石改性聚氨酯预聚体中缓慢加入扩链剂和催化剂，60～90℃下搅拌反应8～10h，得到含有聚氨酯的溶液；
7、(4)将含有聚氨酯的溶液养护固化，得到自愈合耐老化聚氨酯弹性体。
8、按上述方案，步骤1中所述的异氰酸酯基材料为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种或多种组合。
9、按上述方案，步骤1中反应温度为90～120℃下不断搅拌反应1～4h。
10、按上述方案，步骤2所述的水滑石为200～600目的镁铝水滑石、钙铝水滑石、二元水滑石或多元水滑石。
11、按上述方案，步骤3所述扩链剂为丁二酮肟，将其溶解在n,n-二甲基甲酰胺溶液中滴加的方式加入；丁二酮肟与n,n-二甲基甲酰胺的质量比为1:(30～50)；丁二酮肟与步骤1所述聚碳酸亚丙酯二醇的摩尔比为(1～2):1。
12、按上述方案，步骤3所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，加入量为原料总量的0.1～0.2wt％。
13、按上述方案，步骤4养护固化过程包括：于室温下固化8～12h，然后转移至80～100℃的鼓风干燥箱中干燥8～12h，最后在50～70℃真空干燥箱中干燥8～12h。
14、一种可在室温下自愈合的耐老化聚氨酯，采用上述方案制备而来。
15、上述可在室温下自愈合的耐老化聚氨酯在改性沥青或沥青路面裂缝修补材料中的应用。
16、相对于现有技术，本专利技术有益效果如下：
17、本专利技术使用聚氨酯预聚体对水滑石进行有机改性，使其能稳定地存在于聚氨酯体系中，提高了水滑石在聚氨酯中的分散性，同时，由于水滑石与聚氨酯之间存在化学键的作用，改性后的聚氨酯性能也不会下降。
18、本专利技术制备的自愈合聚氨酯材料，其中包括了硬段结构之间的氢键及肟氨酯键的动态共价键，赋予了聚氨酯材料优良的自愈合性能，可确保其能在室温下实现快速且多次自愈合，满足多种应用场景。
19、本专利技术愈合材料耐老化机理主要依赖于水滑石的紫外反射作用；自愈合机理主要依赖聚氨酯结构中硬段与硬段之间的氢键作用及肟氨酯基团的动态共价作用。使用的聚碳酸亚丙酯二醇是一种可以由二氧化碳与环氧丙烷聚合而得的聚碳酸酯多元醇，二氧化碳为来源广泛、成本低廉的温室气体，有利于缓解温室效应。
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1.一种可在室温下自愈合的耐老化聚氨酯的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
2.如权利要求1所述可在室温下自愈合的耐老化聚氨酯的制备方法，其特征在于步骤1中所述的异氰酸酯基材料为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种或多种组合。
3.如权利要求1所述可在室温下自愈合的耐老化聚氨酯的制备方法，其特征在于步骤1中反应温度为90～120℃下不断搅拌反应1～4h。
4.如权利要求1所述可在室温下自愈合的耐老化聚氨酯的制备方法，其特征在于步骤2所述的水滑石为200～600目的镁铝水滑石、钙铝水滑石、二元水滑石或多元水滑石。
5.如权利要求1所述可在室温下自愈合的耐老化聚氨酯的制备方法，其特征在于步骤3所述扩链剂为丁二酮肟，将其溶解在N,N-二甲基甲酰胺溶液中滴加的方式加入；丁二酮肟与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:(30～50)；丁二酮肟与步骤1所述聚碳酸亚丙酯二醇的摩尔比为(1～2):1。
6.如权利要求1所述可在室温下自愈合的耐老化聚氨酯
7.如权利要求1所述可在室温下自愈合的耐老化聚氨酯的制备方法，其特征在于步骤4养护固化过程包括：于室温下固化8～12h，然后转移至80～100℃的鼓风干燥箱中干燥8～12h，最后在50～70℃真空干燥箱中干燥8～12h。
8.一种可在室温下自愈合的耐老化聚氨酯，采用权利要求1所述方法制备而来。
9.权利要求8所述可在室温下自愈合的耐老化聚氨酯在改性沥青或沥青路面裂缝修补材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种可在室温下自愈合的耐老化聚氨酯的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
2.如权利要求1所述可在室温下自愈合的耐老化聚氨酯的制备方法，其特征在于步骤1中所述的异氰酸酯基材料为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种或多种组合。
3.如权利要求1所述可在室温下自愈合的耐老化聚氨酯的制备方法，其特征在于步骤1中反应温度为90～120℃下不断搅拌反应1～4h。
4.如权利要求1所述可在室温下自愈合的耐老化聚氨酯的制备方法，其特征在于步骤2所述的水滑石为200～600目的镁铝水滑石、钙铝水滑石、二元水滑石或多元水滑石。
5.如权利要求1所述可在室温下自愈合的耐老化聚氨酯的制备方法，其特征在于步骤3所述扩链剂为丁二酮肟，将...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘全涛，宫兴，王家主，马子嵘，杨龙清，赖士谦，吴少鹏，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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