[发明专利]自修复可重复加工的聚脲材料及制备方法和应用

说明书

本发明涉及新材料领域，尤其是自修复可重复加工的聚脲材料及制备方法和应用。所述自修复可重复加工的聚脲材料中各原料的重量份数为：交联剂3‑13份，氨基封端的聚醚胺79份，二异氰酸酯8‑18份，催化剂1‑5份。本发明通过氨基与异氰酸酯反应得到，在高温或者催化剂作用下，是一种新型热响应型动态键，可以使材料在80℃即可自修复，并且脲键之间的氢键相互作用可以提高材料的力学强度，该聚脲材料力学性能优异，有一定透明度，重加工性能好，自修复效率高，修复温度较低，制备工艺简单，相对成本较低。

技术领域

本发明涉及新材料领域，尤其是自修复可重复加工的聚脲材料及制备方法和应用。

背景技术

聚脲是由异氰酸酯组份与氨基化合物组份反应生成的一种弹性体物质。分为纯聚脲和半聚脲，他们的性能都是不一样的，聚脲的最基本的特性就是防腐、防水、耐磨等。聚脲技术将为中国未来的大型基础设施的建设，如化工防护、管道防腐、海洋防腐、隧道防水、大坝维护、桥梁防护、基础加固、屋面种植、道具制作、护舷制造等，提供一种最先进的超重防腐、防水、耐磨和装饰材料以及最方便、快捷的施工。

目前，关于含可逆动态键可重加工的自修复聚脲材料鲜有报道。美国伊利诺伊大学香槟分校程建军教授团队在仲胺中引入大的位阻基团，实现了脲键的动态。他研究发现位阻大的脲键具有一定动态性，可重新生成异氰酸酯和仲胺基团，其动态性与位阻基团的大小有关。基于此机理，该研究团队开发了一种在生理温度自修复的聚氨酯-聚脲弹性体材料和可热塑加工成型的高强度热固性聚氨酯-聚脲材料。商业化的含大位阻基团的仲胺分子不多，其室温稳定性相对较差，储存也很困难，使其应用受到一定限制。现实生活中最常用的制备聚脲材料的氨基单体是伯胺分子，但由普通伯胺制备脲键的反应活化能较高，反应速度极快，很难实现动态性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有的聚脲稳定性差且存储困难的不足，本发明提供了一种自修复可重复加工的聚脲材料及制备方法和应用，通过氨基与异氰酸酯反应得到，在高温或者催化剂作用下，是一种新型热响应型动态键，可以使材料在80℃即可自修复，并且脲键之间的氢键相互作用可以提高材料的力学强度，该聚脲材料力学性能优异，有一定透明度，重加工性能好，自修复效率高，修复温度较低，制备工艺简单，相对成本较低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种自修复可重复加工的聚脲材料，所述自修复可重复加工的聚脲材料中各原料的重量份数为：

交联剂3-13份，氨基封端的聚醚胺79份，二异氰酸酯8-18份，催化剂1-5份。

具体地，所述氨基封端的聚醚胺为分子量200-20000的氨基封端的聚醚胺。

具体地，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的任意一种。

具体地，所述交联剂为六亚甲基二异氰酸酯三聚体、甲苯二异氰酸酯三聚体、二苯基甲烷二异氰酸酯三聚体的任意一种。

具体地，所述催化剂为醋酸锌、三氟甲烷磺酸盐、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、三氯化铁，氟化铯、氟化铵、三乙胺、N,N-二甲级环己胺中的任意一种或路易斯酸和路易斯碱催化剂。

具体地，所述聚醚胺为氨基封端的聚酰胺、氨基封端的聚硅氧烷、氨基封端的二酰肼、氨基封端的尼龙、含氨基的有机小分子或高分子材料、含胍基的有机小分子或高分子材料、含酰肼基团的有机小分子或高分子材料。

一种自修复可重复加工的聚脲材料的制备方法，包括以下步骤：

a.将单体和扩链剂以及催化剂溶解在四氢呋喃中得到混合溶液，室温搅拌反应5分钟；

b.在混合溶液中加入交联剂再搅拌5分钟后得到预聚物；