[发明专利]一种可逆共价交联聚氨酯-环氧树脂复合材料及其制备

权利要求书

1.一种可逆共价交联聚氨酯-环氧树脂复合材料，其特征在于：复合材料包括线性聚氨酯和线性环氧树脂两个组分，分别带有亲双烯体和双烯体官能团；两个组分间通过Diels-Alder可逆共价键连接形成具有交联网络结构的材料，在一定温度下，Diels-Alder可逆共价键能够可逆地发生断裂和键合。

2.根据权利要求1所述线性聚氨酯，其特征在于：参与Diels-Alder反应的亲双烯体基团，通过扩链剂引入，位于线性聚氨酯的侧链上。

3.根据权利要求1所述线性环氧树脂，其特征在于：参与Diels-Alder反应的双烯体基团，位于线性环氧树脂的侧链上。

4.一种如权利要求1所述可逆共价交联聚氨酯-环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于步骤如下：

1）将异氰酸酯、催化剂和有机溶剂混合并溶解均匀，得到溶液a；将长链二元醇溶于有机溶剂中，得到溶液b；氮气保护下，将溶液b滴加到溶液a中得到混合液a，将混合液a在温度30-70℃条件下反应1-6小时，得到预聚产物溶液；然后加入扩链剂N-（2,3-二羟基丙基）马来酰亚胺，保温反应1-6小时，得到线性聚氨酯溶液；

2）将环氧树脂单体与双烯体一元胺混合搅拌均匀，置于氩气保护下的烘箱中，在20-40℃温度下反应10-14小时，然后加热到50-80℃继续反应5-10小时，得到浅黄色透明固体即为线性环氧树脂；

3）将上述线性环氧树脂脱模并溶解于有机溶剂中得到混合液b，然后加入步骤1）制得的线性聚氨酯溶液，搅拌均匀后，倾倒于真空烘箱的聚四氟乙烯模具中，在真空度0.3-10mbar下去除有机溶剂，然后升温到50-85℃，反应12-36小时，得到的浅黄色透明固体即为可逆共价交联聚氨酯-环氧树脂复合材料。

5.根据权利要求4所述可逆共价交联聚氨酯-环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：所述异氰酸酯为4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，2’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、1，4-二异氰酸丁酯、1，5-二异氰酸戊酯或1，6-亚己基二异氰酸酯；催化剂为异辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡或二月桂酸二辛基锡；有机溶剂均为N,N’-二甲基乙酰胺。

6.根据权利要求4所述可逆共价交联聚氨酯-环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：所述长链二元醇为分子量在500-4000之间的聚醚或聚酯二醇，包括聚四氢呋喃二醇、聚环氧乙烷二醇和聚（ε-己内酯）二醇。

7.根据权利要求4所述可逆共价交联聚氨酯-环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：所述环氧树脂单体为双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、双酚S二缩水甘油醚、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、间苯二甲酸二缩水甘油酯、对苯二甲酸二缩水甘油酯、乙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚和聚环氧丙烷二缩水甘油醚中的一种或两种以上任意比例的混合物。

8.根据权利要求4所述可逆共价交联聚氨酯-环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：所述双烯体一元胺为5-甲基糠胺或2-呋喃甲胺。

9.根据权利要求4所述可逆共价交联聚氨酯-环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1）溶液a中异氰酸酯、催化剂和有机溶剂的质量比为3-6：0.005-0.15：3-30，溶液b中长链二元醇与有机溶剂的质量比为1：1-10，N-（2,3-二羟基丙基）马来酰亚胺与异氰酸酯的质量比为1：1-3。

10.根据权利要求4所述可逆共价交联聚氨酯-环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中环氧树脂单体与双烯体一元胺质量比为1：0.1-0.6。

11.根据权利要求4所述可逆共价交联聚氨酯-环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3）混合液b中线性环氧树脂与有机溶剂的质量比为1：5-20，混合液b与线性聚氨酯溶液的质量比为1：0.3-20。

12.一种如权利要求1所述可逆共价交联聚氨酯-环氧树脂复合材料的应用，其特征在于：采用添加填充剂对可逆共价交联聚氨酯-环氧树脂复合材料进行改性，所述填充剂为硅酸盐矿物、金属氧化物、膨润土或玻璃纤维，填充剂的添加量为复合材料的质量的0.01-30%。