[发明专利]一种具有热自修复的TPU材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有热自修复的TPU材料及其制备方法。所述TPU材料的原料包括如下质量份数的成分：二异氰酸酯50‑60份；多元醇35‑50份；石墨烯0.002‑0.1份；碳纳米管0.002‑0.2份；2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基‑1‑丙烷磺酸5‑10份；苯乙烯‑丙烯腈共聚物15‑30份；扩链剂2‑8份；催化剂0.1‑10份。本发明在TPU材料中引入了碳纳米管，一方面提高材料的力学性能，另一方面石墨烯和碳纳米管产生协同效应，相较于单一组分的石墨烯，以更少的添加量获得了更高的热自修复率和更优的机械性能；本发明在TPU材料中进一步加入纳米金属氧化物，优化材料自修复能力。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种具有热自修复的TPU材料及其制备方法。

背景技术

当材料在受到外部机械作用时，容易对材料表面或内部造成损伤，使材料产生裂纹，对材料的力学性能及使用寿命造成严重影响。为解决材料在使用过程中容易产生损伤的问题，人们引入了自修复的概念。材料学认为，自修复可理解为材料能感知外界条件的闭环，通过自身机制做出信息反馈，对受损部位能够恢复期原本性能。自修复材料作为一种新型的智能材料，在一些重要工程和特殊领域具有重要的发展前景及运用价值。

目前，研究较多的是使用包覆有修复剂的微胶囊自修复材料，这种修复材料虽具备一定的自修复能力，但是也存在缺点，如：每种修复剂对应的基体有限并且在材料的每处均只有一次修复能力；微胶囊在基材中的稳定性较差，不能长时间稳定存在于基体中；材料产生裂纹时不能每次保证微胶囊破裂释放修复剂。基于氢键作用的自修复材料，因为氢键可逆的缘故使得材料在每一处均具有多次修复能力且材料易于加工；但是普通氢键的键能较低，制备的氢键聚合物材料性能较差。

CN106947239A公开了一种具有自动修复功能的TPU薄膜及其制备方法，本发明通过在TPU薄膜的原料中加入石墨烯、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸以及苯乙烯-丙烯腈共聚物来配合TPU弹性体，使得制备得到的TPU薄膜具有自动修复功能，其自修复率和机械性能还有待进一步提高。

发明内容

针对现有技术中存在的弊端，本发明的目的之一是提供一种具有热自修复的TPU材料，具有高的热自修复率和优异的机械性能。

第一方面，本发明提供一种具有热自修复的TPU材料，所述具有热自修复的TPU材料的原料包括如下质量份数的成分：

在本发明中，所述二异氰酸酯的用量可以为50份、51份、52份、53份、54份、55份、56份、57份、58份、59份或60份；所述多元醇的用量可以为35份、37份、39份、40份、43份、45份、48份或50份；所述石墨烯的用量可以为0.002份、0.005份、0.008份、0.01份、0.02份、0.05份、0.06份、0.07份、0.08份、0.09份或0.1份；所述碳纳米管的的用量可以为0.002份、0.005份、0.008份、0.01份、0.02份、0.05份、0.08份、0.1份、0.15份、0.19份或0.2份；所述2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸的用量可以为5份、6份、7份、8份、9份或10份；所述苯乙烯-丙烯腈共聚物的用量可以为15份、16份、17份、18份、19份、20份、22份、24份、26份、28份或30份；所述扩链剂的用量可以为2份、2.5份、3份、4份、5份、6份、7份或8份；所述催化剂的用量可以为0.1份、0.2份、0.4份、0.6份、0.7份、0.9份或1.0份。

本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组分赋予所述具有热自修复的TPU材料不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。