[发明专利]一种松香基形状记忆聚氨酯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚氨酯形状记忆高分子材料领域，具体涉及一种松香基形状记忆聚氨酯的制备方法。

背景技术

形状记忆材料是一类刺激响应性智能材料。所谓形状记忆性，是指材料由初始形状（起始态）在一定条件下发生形变并固定（变形态）后，在外界刺激（如光、热、电、磁、酸碱度等）下又可回复到初始形状的特性。

20世纪60年代，人们最先发现了Ni-Ti合金的形状记忆功能，随后形状记忆材料便引起了世界广泛关注。20世纪80年代，Ota.SLl等人通过辐射交联聚乙烯的方法发现所得材料具有非常好的热回复形状记忆效应，成为世界上第一例形状记忆高分子（SMP,Shape Memory Polymer）材料（Ota.S.The heat shrinkage properties of polyethylene[J].Radiate Physics Chemistry,1981,(18):81）。与形状记忆合金（SMA,Shape Memory Alloy）相比，SMP具有变形量大、赋形容易、形状记忆温度范围宽、质轻价廉等优点，可广泛应用于医疗器械、体育运动、纺织服装、包装、军事及航空航天等领域，因而自上世纪80年代以来，SMP的研究引起了学术界和工业界广泛兴趣。

SMP可以是热塑性的，也可以是热固性的。热塑性形状记忆高分子具有形变量大、加工方法简单、可以加工成各种复杂形状的产品，但是同热固性的相比，其回弹性能非常差。热塑性形状记忆高分子的断裂伸长率可以达到1000%以上，但是最大回弹形变目前只有400%左右。因此，研究具有高回复性能的热塑性形状记忆高分子具有非常重要的意义。

目前高分子材料的合成绝大部分都是采用以石油为原料的化学品合成，如申请号为200710031342.X的中国专利公开的环氧树脂基形状记忆高分子、申请号为200610043121.X的中国专利公开的聚氨酯形状记忆高分子材料、申请号为200810203251.4的中国专利申请公开的甲壳型液晶聚合物类形状记忆高分子材料等。但是石油等化石资源为不可再生资源，同时使用化石资源造成了温室效应等环境问题。出于节约资源、保护环境等考虑，使用生物质资源等天然可再生资源为原料来合成生物基高分子材料成为人们的研究热点。生物基高分子材料具有保护环境和节约资源的双重功效。美国、日本、欧盟等国先后通过了法案和标准来推动生物基材料的发展。因此以再生生物资源为原料，研究开发高性能材料顺应时代发展趋势，符合国家战略需求，有重要的应用价值和良好的发展前景。

但是到目前为止，用生物质资源为原料来合成具有高回复性能的热塑性形状记忆高分子还未见报道。

发明内容

本发明提供了一种松香基形状记忆聚氨酯的制备方法，该方法制备简单，易于实施，可操作性强，易于大规模工业化生产，同时，制备的松香基形状记忆聚氨酯具有优异的回复性，非常适合作为形状记忆材料。

一种松香基形状记忆聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：

将多元醇、二异氰酸酯和松香基扩链剂在催化剂作用下采用一步法或者两步法合成得到松香基形状记忆聚氨酯；

所述的松香扩链剂为式Ⅰ结构或式Ⅱ结构的化合物；

其中，R₁选自芳香族链段或C₁～C₁₄的脂肪族链段；R₂选自芳香族链段或C₁～C₁₄的脂肪族链段；R₁与R₂相同或不同。进一步优选，R₁选自苯环链段或C₁～C₄的脂肪族链段；R₂选自苯环链段或C₁～C₄的脂肪族链段；R₁与R₂相同或不同。

作为优选，所述的一步法包括：将多元醇、二异氰酸酯、松香扩链剂以及催化剂一起在保护气体的保护下于50℃～150℃下反应3h～5h，反应结束后出料得到松香基形状记忆聚氨酯。

所述的两步法包括：将多元醇、二异氰酸酯和催化剂首先在保护气体保护下于50℃～100℃下反应1h～3h，得到预聚体，然后加入松香基扩链剂进行扩链反应3h～5h，反应结束后出料得到松香基形状记忆聚氨酯。