[发明专利]一种超韧性聚氨酯交联网络的制备方法

说明书

本发明属于聚合物制备领域，涉及一种超韧性聚氨酯交联网络的制备方法。包括以下步骤：以异佛尔酮二异氰酸酯、聚丙二醇为原料，己二酸二酰肼扩链，重氮烷基进行交联，得到基于多重氢键的自修复聚氨酯微交联网络。本发明所述自修复聚氨酯交联网络制备方法新颖，己二酸二酰肼提供多重氢键，重氮烷基脲作为交联剂制备无定形硬域结构的聚氨酯弹性体。所制备的弹性体具有超高的韧性和高效的自修复能力。且本发明所选用原料成本较低，具有广阔的市场前景。步骤简单、操作方便、实用性强。

技术领域

本发明涉弹性体自修复领域，特别涉及一种多重氢键的超韧性聚氨酯交联网络的制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

自修复材料是一种能够在损伤情况下进行自我恢复的材料，自修复材料的问世不仅增加了材料的耐久性，同时对材料的寿命也产生极大的影响，聚氨酯作为一种新兴的有机高分子材料，被誉为“第五大塑料”由于其优异的稳定性、耐化学性、回弹性、隔音、隔热、抗震、耐磨等众多优异的性能而被广泛的应用与建筑、汽车航空等多个领域，但由于工作在恶性环境的材料不可避免的会存在一定的损伤，可逆键是一种在一定的环境条件下可进行相互交换的一类动态键，由于键存在的动态特性使得键可以实现断裂充组，将动态键引入聚氨酯弹性体中，不仅对聚氨酯的力学性能产生深远的影响，从而有可能赋予聚氨酯材料自修复性能，这将极大的提升了聚氨酯弹性体的寿命。聚氨酯是由异氰酸酯基与多元醇或多元胺经过封端及扩链制备得到的一种聚合物，通过合理的控制材料中的软硬域及空间结构的设计，从而赋予材料更优异的性能及功能，将多重氢键引入聚氨酯弹性体材料中。

对于自修复弹性体来说，同时兼具高韧性、快速回弹、高效自修复仍然是一种挑战。

发明内容

为了制备高韧性、快速回弹、高自修复效率弹性体，本发明提供了一种基于多重氢键的超韧性聚氨酯交联网络的设计及制备方法，通过合理的调控氢键数量及聚合物的空间结构从而同时赋予材料超高的韧性、回弹性及自修复性能，为了制备高综合性能自修复聚氨酯弹性体，本试验特意选用聚丙二醇作为软链段，这是由于聚丙二醇不易结晶，具有优异的流动性，侧链甲基增加了链段之间的缠结作用，有利于能量耗散，同时选择己二酸二酰肼为扩链剂，丰富的羰基结构及所形成的脲基结构能够极大的增强能量的耗散，最终选择重氮烷基脲作为交联剂，共价网络结构增强了弹性体抵抗外力的能力，侧链的羰基结构能够形成氢键作用，赋予了弹性体极佳的回弹性，游离的羟基形成弱氢键，提高了弹性体的自修复能力，通过控制己二酸二酰肼及重氮烷基的比例进而控制其氢键的数量及聚合物的空间结构，物理键和化学键的共同作用及软链段的相互缠结赋予了材料超强的韧性、快速回弹及优异的自修复性能，本发明通过对合理的调控多重氢键及网络结构从而制备了一种超强韧性、快速回弹、高自修复效率的弹性体。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种超韧性聚氨酯交联网络的制备方法，包括：

将异氰酸酯、聚丙二醇和催化剂在溶剂中混合均匀，进行反应，得到预聚物；

将所述预聚物与己二酸二酰肼进行扩链，得到成聚物；

将所述成聚物与重氮烷基脲进行交联，即得。

本发明通过合理的调整空间结构及氢键数量从而制备一种超强韧性、快速回弹、高效自修复效率的聚氨酯弹性体，由于其廉价易得的原材料从而有望于实现工业化生产。

本发明的第二个方面，提供了上述的方法制备的超韧性聚氨酯交联网络。

本发明的第三个方面，提供了上述的超韧性聚氨酯交联网络在建筑、汽车、航空领域中的应用。

本发明的有益效果在于：