【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚脲弹性体，尤其涉及一种新型高强度、室温自修复聚脲弹性体及其制备方法。
技术介绍
1、近年来，自修复弹性体因其具有可修复性和高韧性等多功能优势而受到广泛关注。特别是在电子元件、防腐涂层、界面粘合等领域，自修复弹性体显示出了巨大的应用前景。然而，他们中的大多数需要高温、紫外线、溶剂和其他外部手段的帮助来完成自愈过程。通常，在一些常规使用环境中很难达到上述愈合条件。因此，开发自主性室温自修复弹性体是大势所趋。
2、一般而言，室温自修复弹性体的构建主要基于超分子相互作用(如氢键相互作用、金属配位相互作用等)和可逆共价化学键(如二硫键、亚胺键、d-a可逆反应、硼酸酯键等)。然而，可逆共价键的引入会对材料的性质产生负面影响(例如，透光率降低，化学稳定性降低)。相比之下，基于超分子作用的自修复弹性体要可靠得多。
3、聚脲弹性体是由异氰酸酯与胺基封端化合物反应生成的一种含有大量脲基的嵌段聚合物，具有良好的机械性能和优异耐腐蚀防水性能，被广泛应用于船舶、建筑，航天等
聚脲中存在的大量脲基结构能够形成大范围的超分子氢键作用，因此聚脲弹性体通常作为基于超分子作用的自修复弹性体的典型代表。然而，目前所报道的自修复聚脲弹性体不能够同时满足短时间修复能力和高强度力学性能。例如，专利cn201911136489.4采用三官能团聚醚胺作为交联剂制备了一种可在室温下6小时内完全修复的自修复聚脲弹性体，但其拉伸强度不足5mpa。专利cn202111434634.4利用巯基和醛基缩合制备了一种含有半硫缩醛基团自修复聚脲
4、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前所报道的自修复聚脲弹性体不能够同时满足短时间修复能力和高强度力学性能。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种新型高强度、室温自修复聚脲弹性体及其制备方法。
2、本专利技术是这样实现的，即硬段采用与软段具有同一重复结构的短链聚醚胺，利用二者的高度相容性，增加耗散结构的密度从而提升自修复材料的韧性。
3、一种新型高强度、室温自修复聚脲弹性体，所述新型高强度、室温自修复聚脲弹性体的重复结构单元如下式所示：
4、
5、式中r为聚二甲基硅氧烷(胺基封端)、端氨基聚氧化丙烯醚、端氨基聚氧化烯醚或者以上产品的共聚物中的任意一种，a,b是不同分子量聚醚胺的单元重复数，x,y分别对应原料中不同分子量聚醚胺的摩尔比例。
6、进一步，所述新型高强度、室温自修复聚脲弹性体以长链聚醚胺作为软段，以短链聚醚胺作为硬段，软段与硬段具有相同的重复结构，仅存在分子量的差异。
7、进一步，所述新型高强度、室温自修复聚脲弹性体是由以下原料为单体聚合得到的：二异氰酸酯、低分子量聚醚胺和高分子量聚醚胺。
8、进一步，所使用低分子量聚醚胺和高分子量聚醚胺摩尔比为应为(x)：(10-x)。
9、本专利技术的另一目的在于提供一种新型高强度、室温自修复聚脲弹性体的制备方法，所述新型高强度、室温自修复聚脲弹性体的制备方法包括以下步骤：
10、步骤一，将异氰酸酯与不同分子量聚醚胺在溶液中进行一步聚合；
11、步骤二，将上述反应获得溶液先室温挥发而后鼓风干燥，最后真空干燥得到聚脲弹性体薄膜样品。
12、进一步，异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、4，4-二苯甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、2，4-甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的某一种。
13、进一步，聚醚胺是聚二甲基硅氧烷(胺基封端)、端氨基聚氧化丙烯醚、端氨基聚氧化烯醚或者以上产品的共聚物。
14、进一步，溶剂为四氢呋喃、n,n二甲基甲酰胺、n,n二甲基乙酰胺、乙酸乙酯、丙酮、乙酸丁酯、甲苯中的一类。
15、进一步，异氰酸酯与聚醚胺用料摩尔比率为0.7～1.5。
16、进一步，步骤一在惰性气体保护下，混合溶液在60℃下反应60min。
17、进一步，步骤二先在室温条件下自然挥发6～12h，再在80℃鼓风烘箱中干燥12～24h，最后在真空干燥箱中干燥12～24h。
18、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
19、第一，本专利技术提出一种全新的高韧性聚脲设计策略，即在聚合物结构中植入与软段结构一致的硬段区形成高密度刚性硬段区和低密度柔性软段区：高密度刚性区中含有大量的脲基氢键能够增加聚合物链段间的相互作用能力，提升聚合物的力学韧性，而低密度柔性区化学间距长，氢键密度低，具有较高的运动弛豫能力能够增加聚合物的动态调整能力；本专利技术提出一种新型高强度、室温自修复聚脲弹性体及其制备方法工艺简单，易于大规模生产制备。制备所需原料仅有异氰酸酯和聚醚胺两种，反应无需预聚也不需要额外添加其他物质。
20、本专利技术所制备的自修复聚脲弹性体不仅具有在室温下4h内完全自愈合的能力，而且具有17.8mpa的最大拉伸强度和高达105.7kj/m2的断裂能。其拉伸强度是目前所有可在室温下4h内完全自愈合的弹性体中最高的，同时其优异的抗撕裂性能也处于目前所报道的自修复聚脲弹性体的前列。
21、第三，本专利技术的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：本专利技术所涉及技术方案简便，反应时间短，原料成本低廉，全程只需投放料一次，绝大部分工厂均能够独立成批量生产，具有巨大规模化生产潜力。另外，本专利技术所设计的弹性体材料兼顾力学强度与室温自修复性能，能够满足市面上大部分弹性体材料对于技术指标的要求，同时具备高额的耐久性，有望实现在汽车、涂料等领域的商业化应用。
22、第四，本专利技术提供的新型高强度、室温自修复聚脲弹性体及其制备方法带来了以下显著的技术进步：
23、1.提高材料的自修复能力：
24、利用软段和硬段的高度相容性，特别是采用具有相同重复结构的长链和短链聚醚胺，显著增加了材料的耗散结构密度，从而在室温下实现有效的自修复。
25、这种自修复能力降低了材料因微损伤累积导致的性能退化，延长了使用寿命。
26、2.增强材料的力学性能：
27、新型聚脲弹性体通过优化分子结构设计，实现了高强度和良好的韧性。这使得材料在承受冲击和机械应力时表现出更好的耐久性。
28、相较于传统的聚脲弹性体，新型材料具有更优异的力学性能，适用于更广泛的工业应用。
29、3.优化的合成工艺：
30、通过一步聚合方法简化了制备流程，降低了生产成本。
31、工艺中考虑了环保因素，如在惰性气体保护下进行反应，减少了有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种新型高强度、室温自修复聚脲弹性体，其特征在于，所述新型高强度、室温自修复聚脲弹性体的重复结构单元如下式所示：
2.如权利要求1所述的新型高强度、室温自修复聚脲弹性体，其特征在于，所述新型高强度、室温自修复聚脲弹性体以长链聚醚胺作为软段，以短链聚醚胺作为硬段，软段与硬段具有相同的重复结构，仅存在分子量的差异。
3.如权利要求1所述的新型高强度、室温自修复聚脲弹性体，其特征在于，所述新型高强度、室温自修复聚脲弹性体是由以下原料为单体聚合得到的：二异氰酸酯、低分子量聚醚胺和高分子量聚醚胺。
4.如权利要求1所述的新型高强度、室温自修复聚脲弹性体，其特征在于，所使用低分子量聚醚胺和高分子量聚醚胺摩尔比为应为(x)：(10-x)。
5.一种如权利要求1～4任一项所述的新型高强度、室温自修复聚脲弹性体的制备方法，其特征在于，所述新型高强度、室温自修复聚脲弹性体的制备方法包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的新型高强度、室温自修复聚脲弹性体的制备方法，其特征在于，异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、4，4-二苯甲烷二异氰酸酯、异佛尔
7.如权利要求5所述的新型高强度、室温自修复聚脲弹性体的制备方法，其特征在于，聚醚胺是聚二甲基硅氧烷、端氨基聚氧化丙烯醚、端氨基聚氧化烯醚或者以上产品的共聚物。
8.如权利要求5所述的新型高强度、室温自修复聚脲弹性体的制备方法，其特征在于，溶剂为四氢呋喃、N,N二甲基甲酰胺、N,N二甲基乙酰胺、乙酸乙酯、丙酮、乙酸丁酯、甲苯中的一类；异氰酸酯与聚醚胺用料摩尔比率为0.7～1.5。
9.如权利要求5所述的新型高强度、室温自修复聚脲弹性体的制备方法，其特征在于，步骤一在惰性气体保护下，混合溶液在60℃下反应60min。
10.如权利要求5所述的新型高强度、室温自修复聚脲弹性体的制备方法，其特征在于，步骤二先在室温条件下自然挥发6～12h，再在80℃鼓风烘箱中干燥12～24h，最后在真空干燥箱中干燥12～24h。
...【技术特征摘要】
1.一种新型高强度、室温自修复聚脲弹性体，其特征在于，所述新型高强度、室温自修复聚脲弹性体的重复结构单元如下式所示：
2.如权利要求1所述的新型高强度、室温自修复聚脲弹性体，其特征在于，所述新型高强度、室温自修复聚脲弹性体以长链聚醚胺作为软段，以短链聚醚胺作为硬段，软段与硬段具有相同的重复结构，仅存在分子量的差异。
3.如权利要求1所述的新型高强度、室温自修复聚脲弹性体，其特征在于，所述新型高强度、室温自修复聚脲弹性体是由以下原料为单体聚合得到的：二异氰酸酯、低分子量聚醚胺和高分子量聚醚胺。
4.如权利要求1所述的新型高强度、室温自修复聚脲弹性体，其特征在于，所使用低分子量聚醚胺和高分子量聚醚胺摩尔比为应为(x)：(10-x)。
5.一种如权利要求1～4任一项所述的新型高强度、室温自修复聚脲弹性体的制备方法，其特征在于，所述新型高强度、室温自修复聚脲弹性体的制备方法包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的新型高强度、室温自修复聚脲弹性体的制备方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔家喜，涂晶，陈博，熊新红，王真珍，周小状，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：
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