【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚合物制备，具体涉及一种pi-puu嵌段形状记忆共聚物及其制备方法和应用。
技术介绍
1、形状记忆聚合物(smps)具有独特的刺激响应特性，可以将聚合物和驱动特性融为一体。依靠自身的结构和热力学特性，smps能够将热能转化为动能，从而达到驱动的目的。这种智能性使得smps有望突破现有密封材料的使用极限，解决主驱动密封调控机制与磨损抑制机理的重大科学问题。已经开发出的具有形状记忆性能的聚合物包括聚氨酯、聚酯、环氧树脂、聚酰胺、聚烯烃、聚降冰片烯、聚苯乙烯等。根据一般理论，smps作为动密封元件在服役过程中受到力致变形后，可以通过特定方式提升材料温度，通过能量转换和多重结构的相态变化实现形状恢复，即自动补偿密封材料的界面应力，起到形状稳定的作用。然而，这种形状恢复无法从源头上解决摩擦过程中界面物质能量交换导致的微观形貌变化(例如挤压变形、质量损失、裂纹扩展)以及密封性能损失。因此，为了颠覆传统思维，利用分子结构设计方法系统地研究形状记忆聚合物复合材料的磨损抑制机理具有重要的理论意义和实际应用背景。这种研究可以为我们提供新的见解和解决方案，以解决当前密封材料面临的挑战，并为未来的可持续发展提供新的可能性。
2、聚合物材料在服役过程中不可避免的会出现由于摩擦磨损、热疲劳、机械疲劳等造成的微裂纹或宏观裂纹，这会影响材料的使用。赋予材料自修复能力可以提高材料的使用寿命，节约资源。自修复聚氨酯由于可调控性强等优点受到科研工作者的青睐，其制备的方法之一就是在反应过程中引入含有动态共价键的扩链剂或者交联剂，利用断裂面处动
3、可逆相互作用是指某些化学键在特定条件下可以断裂与重组，这一特性被广泛应用于高分子网络的结构设计中，赋予材料自愈合及再加工能力。吉林大学的孙俊齐教授团队(x.wang,s.zhan,z.lu,j.li,x.yang,y.qiao,y.men,j.sun,healable,recyclable,andmechanically tough polyurethane elastomers with exceptional damagetolerance.adv.mater.2020,32(50),2005759.)将zn2+离子配位键、氢键和结晶的聚已内酯(pcl)片段作为动态分级结构域，制备得到了具有优异机械性能的可愈合、可回收的聚氨酯(pu)弹性体。清华大学王朝教授团队(z.jin,t.chen,y.liu,w.feng,l.chen,c.wang,multivalent design of low-entropy-penalty ion-dipole interactions for dynamicyet thermostable supramolecular networks.j.am.chem.soc.2023.)开发了一种低熵罚离子偶极相互作用的多价设计，通过控制多价离子偶极相互作用的动态转变实现了超分子聚合物在宽温度范围内韧性和动态自愈合性能的稳定。这些研究展示了可逆相互作用在提高材料容错率和利用率方面的潜力，并与形状记忆效应有很高的契合度。具有自修复功能的形状记忆聚合物可以通过控制形变使得损伤界面重新接触，并在热-力耦合作用下重新构建动态相互作用，即“形状记忆辅助自修复”。然而，基于可逆相互作用的自愈合功能建立在分子链的充分运动和转移上，这与高机械强度的弹性体的有限的分子链运动活性相悖。
4、如何进行合理的分子结构设计，实现形状记忆聚合物弹性体自愈合性能和机械性能的综合、一体化调控，仍然是形状记忆聚合物功能润滑领域亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种pi-puu嵌段形状记忆共聚物及其制备方法和应用，本专利技术制备的pi-puu嵌段形状记忆共聚物不仅具有良好的强韧性，并且在形状记忆效应的加持下可以更高效的修复弹性体在摩擦过程中的界面及内部损伤。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种pi-puu嵌段形状记忆共聚物的制备方法，包括以下步骤：
4、将二异氰酸酯、二元醇和第一催化剂混合，进行第一聚合反应，得到聚氨酯预聚体；
5、将所述聚氨酯预聚体、双官能团氨基联苯和4,4'-二硫代二苯胺混合，进行第二聚合反应，得到氨基封端含动态共价键的puu分子链；
6、将4,4'-二异氰酸基-3,3'-二甲基联苯、酸酐和第二催化剂混合，进行第三聚合反应，得到线性的异氰酸根封端的pi分子链；
7、将所述氨基封端含动态共价键的puu分子链和线性的异氰酸根封端的pi分子链混合，进行第四聚合反应，得到pi-puu嵌段形状记忆共聚物。
8、优选地，所述二异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯和苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种；
9、所述二元醇包括聚碳酸酯二醇和聚四亚甲基醚二醇中的一种或几种；
10、所述第一催化剂包括二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡；
11、所述二异氰酸酯和二元醇的物质的量比为2：1；所述第一催化剂的质量为二异氰酸酯和二元醇总质量的0.01～0.03wt％。
12、优选地，所述第一聚合反应的温度为70～100℃；所述第一聚合反应的时间为2～4小时。
13、优选地，所述二异氰酸酯和双官能团氨基联苯的物质的量比为10：2～4；所述二异氰酸酯和4,4'-二硫代二苯胺的物质的量比为10：2～4；
14、所述双官能团氨基联苯包括2,2'-双(三氟甲基)二氨基联苯、3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯甲烷、3,5-二氨基对氯苯甲酸异丁酯和二乙基甲苯二胺中的一种或几种。
15、优选地，所述第二聚合反应的温度为60～100℃；所述第二聚合反应的时间为6～12小时。
16、优选地，所述酸酐包括4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐、二苯酮二酐、均苯二酐、二苯醚二酐和联苯二酐中的一种或几种；
17、所述第二催化剂包括n,n-二甲基环己胺和n-甲基苯胺；所述n,n-二甲基环己胺和n-甲基苯胺的质量比为2：1～3；
18、所述4,4'-二异氰酸基-3,3'-二甲基联苯和酸酐的物质的量比为1～2：1；所述第二催化剂的质量为4,4'-二异氰酸基-3,3'-二甲基联苯和酸酐总质量的0.01～0.03wt％。
19、优选地，所述第三聚合反应的温度为130～160℃；所述第三聚合反应的时间为10～24小时。
20、优选地，所述第四聚合反应的温度为60～100℃；所述第四聚合反应的时间为24～60小时。
21、本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的pi-puu嵌段形状记忆共聚物。
22、本专利技术提供了上述技术方案所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种PI-PUU嵌段形状记忆共聚物的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯和苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第一聚合反应的温度为70～100℃；所述第一聚合反应的时间为2～4小时。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯和双官能团氨基联苯的物质的量比为10：2～4；所述二异氰酸酯和4,4'-二硫代二苯胺的物质的量比为10：2～4；
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述第二聚合反应的温度为60～100℃；所述第二聚合反应的时间为6～12小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸酐包括4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐、二苯酮二酐、均苯二酐、二苯醚二酐和联苯二酐中的一种或几种；
7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，所
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第四聚合反应的温度为60～100℃；所述第四聚合反应的时间为24～60小时。
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的PI-PUU嵌段形状记忆共聚物。
10.权利要求9所述PI-PUU嵌段形状记忆共聚物在自修复领域的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种pi-puu嵌段形状记忆共聚物的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯和苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第一聚合反应的温度为70～100℃；所述第一聚合反应的时间为2～4小时。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯和双官能团氨基联苯的物质的量比为10：2～4；所述二异氰酸酯和4,4'-二硫代二苯胺的物质的量比为10：2～4；
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述第二聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：张楠，杨增辉，张新瑞，王廷梅，王齐华，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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