[发明专利]聚氨酯软硬段调节与力致变色功能一体复合加工助剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚氨酯软硬段调节与力致变色功能一体复合加工助剂及其制备方法，属于高分子加工助剂合成与应用技术领域。该制备方法基于螺吡喃有机小分子，通过改造该小分子结构形成双羟基螺吡喃；并以丙烯酸甲酯为配体，与稀土元素铕形成有机化稀土即丙烯酸稀土配合物，将该丙烯酸稀土配合物与双羟基螺吡喃按照比例混合后，得到聚氨酯软硬段调节剂，并赋予其力致变色功能。采用该助剂，能够在TPU成型过程中调控软硬段相态结构，同时实现力学性能保持与力致变色性能赋予，获得力致可变色透明TPU薄膜。

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯加工助剂及其制备方法，尤其涉及一种聚氨酯软硬段调节与力致变色功能一体复合加工助剂及其制备方法，属于高分子加工助剂合成与应用技术领域。

背景技术

力致变色材料是一类常见的智能材料，主要是指在外加机械力的作用下其光学性质能够可逆变化的材料，其在具有力致变色响应特性的同时，又具有聚合物合成简单、易于加工且成本低等诸多优点，从而受到广泛关注。力致变色材料特有的功能性使其在信息存储、显示技术、应力传感等领域有着重要的应用前景。

目前现有技术中的力致变色材料大多是直接将具有光感应的小分子染料与热塑性树脂基体进行共混形成，当材料受到外力刺激发生时，由于其中的染料分子在聚集和分散状态下呈现出完全不同的可见光吸收或荧光发射特性，因此可用来感知基体树脂的的应变量和受力程度。但上述小分子染料掺杂的情况情况，在力影响灵敏度、对比度和可逆性等方面效果均较一般，同时由于其不能很好的与树脂基体融合在一起，因此对树脂的力学性能是有一定影响的，尤其当树脂基体为聚氨酯树脂时，其影响较大。因此需要一种能够复合加工助剂，其能够同时具有力致变色功能和调节聚氨酯软硬段的功能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种聚氨酯软硬段调节与力致变色功能一体复合加工助剂及其制备方法，其以丙烯酸甲酯为配体与稀土元素形成有机化稀土，然后该有机化稀土与双羟基螺吡喃按照比例混合，得到聚氨酯软硬段调节剂，并赋予其力致变色功能。

本发明的技术方案是：

本发明公开了一种聚氨酯软硬段调节与力致变色功能一体复合加工助剂的制备方法，包括下述步骤：

S1，双羟基螺吡喃的制备：

使用2,3,3-三甲基-3H-吲哚和2-溴乙醇在氮气保护气氛下进行吲哚羟基化反应，生成羟基吲哚；然后将羟基吲哚和氢氧化钠在室温反应下进行吲哚环化反应，生成环化吲哚；

使用3-氯甲基-5-硝基水杨醛和氢氧化钠在丙酮溶剂中进行水杨醛羟基化反应，生成羟基化水杨醛；

将上述制备所得的环化吲哚和羟基化水杨醛在乙醇和水等体积比形成的溶液中加热反应后，生成双羟基螺吡喃；

S2，丙烯酸稀土配合物的制备：

使用氧化铕和甲基丙烯酸在二甲基甲酰胺溶剂中进行反应生成配合物中间体Eu(MAA)₃；然后使用甲基丙烯酸羟乙酯与Eu(MAA)₃进行碳碳双键聚合反应，生成丙烯酸稀土配合物，记为Eu配合物；

S3，以上述制备所得的双羟基螺吡喃和丙烯酸稀土配合物复配形成所述复合加工助剂。

其进一步的技术方案是：

步骤S1吲哚羟基化反应中，2,3,3-三甲基-3H-吲哚和2-溴乙醇的摩尔比为1:(4-5)，且该吲哚羟基化反应在120-125℃下搅拌反应4-5h。

其进一步的技术方案是：

步骤S1吲哚环化反应中，羟基吲哚和氢氧化钠的摩尔比为1:(2-2.5)，且该反应所用溶剂为水，于室温下搅拌反应30-40min。

其进一步的技术方案是：