[发明专利]一种具有光致形变性能的偶氮苯聚醚酯多嵌段共聚物弹性体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有光致形变性能的偶氮苯聚醚酯弹性体及其高强超韧纤维的制备方法，采用开环‑缩合级联聚合方法，将偶氮苯基团引入到聚醚酯多嵌段共聚物的主链中，将偶氮苯的光致形变性能与聚醚酯多嵌段共聚物的良好弹性相结合，得到具有光致形变性能的高分子量偶氮苯聚醚酯多嵌段共聚物弹性体，通过熔融纺丝，制备得到具有良好机械性能的高强超韧弹性纤维。

技术领域

本发明涉及具有光致形变性能的弹性体的制备领域，具体涉及一种具有光致形变性能的偶氮苯聚醚酯多嵌段共聚物弹性体及其高强超韧纤维的制备方法。

背景技术

偶氮苯是一种紫外光响应材料，具有光致顺反异构现象，即在365 纳米（nm）左右的紫外光下，可发生由反式结构向顺式结构的转变，在加热或可见光照射下，顺式结构转变回能量较低的反式结构。利用偶氮苯的这一特性，可制备得到具有光致形变性能的材料。由于高分子具有良好的机械性能和加工性能，将偶氮苯基团引入高分子中制备光响应的高分子材料成为研究的热点。

然而，由于偶氮苯的修饰比较难，并且由于其具有较高的极性，通常偶氮苯作为侧链基团引入到高分子中。这会影响聚合物主链之间的分子间作用力，从而导致机械性能不好，加上偶氮苯基团与聚合物主链的协同作用不足，因此光致形变较小。

聚醚酯弹性体是一类重要的热塑性弹性体聚合物。其以聚醚为软段，提供材料所需弹性；以结晶性或高玻璃化转变温度聚酯为硬段，起到物理交联点的作用，提供材料强度。由于其具有良好的机械性能，韧性，以及稳定的电绝缘性能，在模压鞋底，滑雪靴，汽车零部件，电线电缆，减震器和生物医学有重大应用价值。如果将偶氮苯基团引入到聚醚酯弹性体主链中，则可制备得到具有光致形变性能和良好弹性性能的弹性体。

现有技术中，聚醚酯通常采用熔融聚合方法合成。然而，该方法对于单体的纯度、酸和醇的比例、催化剂等要求较高，合成的聚醚酯的分子量较低，得到的为无规共聚物，难以得到高性能聚合物。

发明内容

本发明目的是提供一种具有光致形变性能的偶氮苯聚醚酯多嵌段共聚物弹性体及其高强超韧弹性纤维的制备方法，该偶氮苯聚醚酯弹性体纤维具有良好的机械性能和光响应性。

为达到上述目的，本发明具体技术方案如下：

一种具有光致形变性能的偶氮苯聚醚酯弹性体的制备方法，包括以下步骤，以偶氮苯环状寡聚酯、聚醚二醇为原料，进行开环-缩合级联聚合反应，制备偶氮苯聚醚酯多嵌段共聚物弹性体，其具有如下化学结构：

其中，a为14～42，b为2～4，m为1～5，n为4～12。

本发明还公开了一种具有光致形变性能的高强超韧聚醚酯弹性体纤维的制备方法，包括以下步骤：以偶氮苯环状寡聚酯、聚醚二醇为原料，进行开环-缩合级联聚合反应，制备偶氮苯聚醚酯多嵌段共聚物弹性体；将偶氮苯聚醚酯多嵌段共聚物弹性体进行熔融纺丝，得到具有光致形变性能的高强超韧聚醚酯弹性体纤维。纺丝温度为150℃-200℃，纺丝压力为18 kPa左右。

上述技术方案中，偶氮苯环状寡聚酯为环状寡聚偶氮苯二甲酸缩乙二醇酯；聚醚二醇为聚四氢呋喃二醇，即聚四氢呋喃为主的端基为羟基的聚合物。

上述技术方案中，聚醚二醇的分子量为1000～3000。

上述技术方案中，开环-缩合级联聚合反应在催化剂存在下进行，优选的，催化剂为钛酸正丁酯。

上述技术方案中，开环-缩合级联聚合反应在氮气或真空下进行。

上述技术方案中，开环-缩合级联聚合反应的温度为220～260℃，时间为1～5小时；优选的开环-缩合级联聚合反应的温度为240℃，时间为3小时。