[发明专利]一种超高强度的聚氨酯脲超分子水凝胶及其制备方法

权利要求书

1.一种超高强度的聚氨酯脲超分子水凝胶，其特征在于：水凝胶为聚乙二醇、聚酯二元醇、亲水型扩链剂、二异氰酸酯、小分子扩链剂，以及水的共聚物，其结构示意式为：

式中，R为二异氰酸酯中两个异氰酸根之间的烷基或芳香基、R₁为聚酯二元醇、R₂为聚乙二醇、R₃为亲水型扩链剂、R₄为小分子扩链剂。

2.根据权利要求1所述的超高强度的聚氨酯脲超分子水凝胶，其特征在于：其拉伸断裂伸长率为695 - 2411 %、拉伸强度为3.3 - 34 MPa。

3.一种超高强度的聚氨酯脲超分子水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1）将聚乙二醇、聚酯二元醇、亲水型扩链剂溶解于溶剂中，再加入二异氰酸酯和催化剂，PEG︰聚酯二元醇︰亲水型扩链剂︰二异氰酸酯的摩尔比为2.5∶2.5︰4∶X，在温度为70 - 80 ℃的条件下反应2-4小时；

步骤2）按摩尔比PEG︰聚酯二元醇︰亲水型扩链剂︰二异氰酸酯︰小分子扩链剂= 2.5∶2.5︰4︰X∶5加入小分子扩链剂， 在温度为50 - 70 ℃，搅拌反应1 - 2小时；

步骤3）按PEG︰聚酯二元醇︰亲水型扩链剂︰二异氰酸酯︰小分子扩链剂︰H₂O的摩尔比为2.5∶2.5︰4∶X∶ 5︰X-14，加入扩链剂水，在温度为50 - 60 ℃，搅拌反应16 - 72小时；

步骤4）反应结束后将产物倒入模具中成型，待溶剂挥发后，在蒸馏水中溶胀直至达到溶胀平衡，得到产物。

4.根据权利要求3所述的超高强度的聚氨酯脲超分子水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述溶剂为丙酮。

5.根据权利要求3所述的超高强度的聚氨酯脲超分子水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述溶剂为二甲基甲酰胺、氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷中的一种或一种以上，步骤3中得到的产物置于乙醚中沉淀，得到白色絮状固体，干燥后溶于丙酮中，倒入模具中成型，待溶剂挥发完后，在蒸馏水中溶胀直至达到溶胀平衡，从而得到聚氨酯脲水凝胶。

6.根据权利要求3所述的超高强度的聚氨酯脲超分子水凝胶的制备方法，其特征在于：所述聚乙二醇的分子量为1000～6000 g/mol、聚酯二元醇的分子量为1000～6000 g/mol，所述催化剂为CT-E229、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡中的一种或一种以上。

7.根据权利要求3所述的超高强度的聚氨酯脲超分子水凝胶的制备方法，其特征在于：所述聚酯二元醇为聚己二酸-1,4-丁二醇酯、 聚己二酸-1,6-丁二醇酯、聚ε-己内酯、聚碳酸酯二元醇、聚四氢呋喃醚中的一种或一种以上。

8.根据权利要求3所述的超高强度的聚氨酯脲超分子水凝胶的制备方法，其特征在于：所述二异氰酸酯为脂肪族的二异氰酸酯ONC-(CH₂)₄-NCO、ONC-(CH₂)₆-NCO（HDI）、ONC-(CH₂)₈-NCO、ONC-(CH₂)₁₂-NCO、1,5-二异氰酸-2-甲基戊烷中的一种或一种以上，或为脂环族的二异氰酸酯、、（IPDI）、中的一种或一种以上，或为芳香族的二异氰酸酯、、、、中的一种或一种以上。

9.根据权利要求3所述的超高强度的聚氨酯脲超分子水凝胶的制备方法，其特征在于：所述小分子扩链剂为1,4丁二醇（BDO）、HO-(CH₂)₂-OH、 、、H₂N-(CH₂)₂-NH₂、H₂N-(CH₂)₆-NH₂、H₂N-(CH₂)₈-NH₂、H₂N-(CH₂)₁₀-NH₂中的一种或一种以上。