[发明专利]自修复线性聚氨酯弹性体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于双硫键的自修复线性聚氨酯弹性体及其制备方法。本发明通过先使含二异氰酸酯基的单体和聚醚二醇反应生成‑NCO封端的预聚物；再与含双硫键的单体反应，合成基于双硫键的自修复线性聚氨酯弹性体。所制成的聚氨酯弹性体是主链上引入了双硫键的线性聚合物，具有机械性能优异、耐热性高、能在室温下实现自修复等优点，可延长聚合物材料的使用寿命。

技术领域

本发明涉及智能高分子材料领域。更具体而言，涉及一种自修复线性聚氨酯弹性体及其制备方法。

背景技术

聚合物材料具有质量轻、机械性能优良、结构设计可调整性优越和容易加工等诸多优点，但其在长期的使用过程中，容易产生微裂纹等微损伤和宏观损伤。通常，宏观损伤容易检测，并可用针对性方法进行修复。但是，材料内部产生的微裂纹往往难以发现，这些微裂纹使得材料的使用寿命大大缩短。为了解决这个问题，研究发现，利用可逆化学键可以实现材料损伤的修复，且其在理论上具有无限次的损伤修复能力。双硫键本征型自修复聚合物材料可以基于双硫键或双硫键－硫基可逆交换反应达到多次修复。但是，目前还缺少能在温和条件下自修复，且修复效率很高的聚合物材料。

2012年，中山大学陈永明课题组课题组合成了一种综合酰腙和双硫键的可根据环境调整修复能力的动态聚合物水凝胶，在不同pH条件下可实现自修复(“Deng G H,Li F Y,Yu H X,et al.Dynamic Hydrogels with an Environmental Adaptive Self-HealingAbility and Dual Responsive Sol-Gel Transitions.Acs Macro Lett,2012,1(2),275-279.”)。

2011年，荷兰埃因霍芬科技大学Bert Klumperman课题组利用改性环氧树脂合成一种含有双硫键的网络结构，从而实现自修复(“Li Y,Nese A,Lebedeva N V,etal.Molecular Tensile Machines:Intrinsic Acceleration of Disulfide Reductionby Dithiothreitol.J Am Chem Soc,2011,133(43),17479-17484.”)。

2010年，日本九州大学Atsushi Takahara课题组研究发现含有双硫键的聚酯在光辐射的条件下可进行双硫键置换反应，来完成自修复过程(“Otsuka H,Nagano S,KobashiY,et al.A dynamic covalent polymer driven by disulfide metathesis underphotoirradiation.Chem Commun,2010,46(7),1150-1152.”)。

2016年，东华大学陈大俊课题组合成出一种含有双硫键的自修复聚氨酯，不仅能在高温下完成自修复同时还具有形状记忆性能(“Yurun X,Dajun C,et al.A Novel Self-Healing Polyurethane Based on Disulfide Bonds.Macromol.Chem.Phys.2016,217,1191-1196.”)。

虽然上述技术都在含有双硫键的自修复聚合物的研究和应用方面取得了一定的进展，但所得聚合物材料的机械性能和修复效率以及在温和环境下实现自修复仍存在一些问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自修复线性聚氨酯弹性体，该聚合物材料不仅具有聚氨酯优异的耐磨性、易加工性，还具有优越的机械性能，并能在室温下完成高效率的自修复过程。

为了实现以上目的，本发明的一个方面提供一种自修复线性聚氨酯弹性体，其包括由式一的结构衍生的单元结构A、由聚醚二醇衍生的单元结构B和由式二的结构衍生的单元结构C共聚而成的共聚物，

其中，式一为

式二为