[发明专利]一种三动态交联自修复聚氨酯的制备方法及其产品

说明书

本发明公开了一种三动态交联自修复聚氨酯的制备方法及其产品，包括，将二异氰酸酯、低聚二元醇和二氨基吡啶加入反应体系，并以四氢呋喃为溶剂，升温至70～90℃反应3～6h；然后将磺酸内酯或羧酸内酯逐滴加入反应体系中，于70～90℃反应1～3h；将金属盐加入上述反应体系中，室温下反应6～12h，倒入聚四氟乙烯模具，室温干燥1～3天，再于40℃真空干燥1～3天，得到所述的三动态交联自修复聚氨酯。本发明中利用二氨基吡啶分别与异氰酸酯基、磺酸内酯或羧酸内酯、金属离子反应在聚氨酯中同时引入氢键、两性离子及金属配位键三种动态可逆键，制备三动态交联自修复聚氨酯，制备方法简单易行，在室温/12h或者40℃/0.5h的温和条件下修复效率可达98％。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及到一种三动态交联自修复聚氨酯的制备方法及其产品。

背景技术

聚合物材料在加工和使用过程中容易受到外界因素的综合破坏，内部会产生微裂纹，随着裂纹的扩大，最终导致材料力学性能降低、使用寿命缩短。将自修复功能引入聚合物材料，使得材料能够自动修复损伤，避免其受到进一步破坏，有利于延长材料使用寿命并提高其安全性。

动态可逆非共价键(如氢键、静电作用、金属配位键、主客体作用等)能在温和条件下实现自修复，具有广泛的应用前景。例如，Chen等人(J Mater Chem A,2015,3(6):2924-2933)以六亚甲基二异氰酸酯、N-甲基二乙醇胺及丙磺酸内酯制备两性聚氨酯，其断裂样品放在潮湿条件下几分钟再于50℃下干燥2h即能实现自修复。中国发明专利CN109280143A公开了一种基于咪唑-金属配位键交联的自修复弹性体，其在在30℃和80℃下修复5h的修复效率可分别达到62.2％和98.3％。中国发明专利CN103978763B报道了以羧甲基纤维素钠和阳离子聚氨酯为膜材料通过层层自组装技术制备多层膜，利用两性离子间静电作用实现膜材料的自修复。

但是，在自修复聚合物材料中，单一的动态可逆非共价键键能较低，作用力较弱，常常导致聚合物修复速率、修复效率低、力学性能差等问题。因此，在聚合物体系中引入多重动态交联网络是解决这些问题的有效途径之一。中国发明专利CN110452399A报道了一种含有氢键和金属配位键的自修复聚合物薄膜，可无需外接刺激则实现受损后多次室温修复。中国发明专利CN109422880A公开了一种金属配位键与氢键杂化交联的自修复硅弹性体的制备方法，该弹性体受损后在室温下修复8h的修复效率最高可达96.3％。

尽管研究者们已经开发出一系列多重动态交联聚合物材料，但大多数是基于氢键与其他动态可逆键杂化的双动态交联体系。因此，如何设计通过同一种原料同时引入多重动态交联网络，并实现聚合物材料室温快速高效自修复依然是一个重大挑战。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种三动态交联自修复聚氨酯的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种三动态交联自修复聚氨酯的制备方法，包括，将二异氰酸酯、低聚二元醇和二氨基吡啶加入反应体系，并以四氢呋喃为溶剂，升温至70～90℃反应3～6h；然后将磺酸内酯或羧酸内酯逐滴加入反应体系中，于70～90℃反应1～3h；将金属盐加入上述反应体系中，室温下反应6～12h，倒入聚四氟乙烯模具，室温干燥1～3天，再于40℃真空干燥1～3天，得到所述的三动态交联自修复聚氨酯。

作为本发明所述三动态交联自修复聚氨酯的制备方法的一种优选方案，其中：所述二异氰酸酯、低聚二元醇、二氨基吡啶摩尔比为3：(0.5～2.5)：(0.5～2.5)。