[发明专利]一种含动态硫氨酯键的自修复聚氨酯及其制备方法

权利要求书

1.一种含动态硫氨酯键的自修复聚氨酯，其特征在于:包含重复结构为：

式中，R₁代表低聚物二元醇或低聚物二元胺链段；R₂代表异氰酸酯中除去两端的异氰酸酯基团-NCO的部分；R₃代表巯基化合物中除去两端巯基-SH的部分；m为≥1的整数。

2.如权利要求1所述的一种含动态硫氨酯键的自修复聚氨酯，其特征在于：所述的自修复聚氨酯的拉伸强度为0.75～30.41MPa；断裂伸长率453～2057％；拉伸强度的修复效率为60～98％；断裂伸长率修复效率为52～98％。

3.一种含动态硫氨酯键的自修复聚氨酯的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：将低聚物二元醇或低聚物二元胺与二异氰酸酯反应，得到端异氰酸酯聚氨酯低聚物；

步骤二：将步骤一得到的端异氰酸酯聚氨酯低聚物溶解于无水溶剂中，加入二元或多元巯基化合物，溶解均匀后，加入催化剂，挥发溶剂，得到所述的含动态硫氨酯键的自修复聚氨酯。

4.如权利要求3所述的一种含动态硫氨酯键的自修复聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述的低聚物二元醇或低聚物二元胺包括聚乙二醇、聚丁二酸一缩二乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚己内酯二醇、端羟基聚二甲基硅氧烷、双(3-氨基丙基)封端的聚乙二醇或双(3-氨丙基)封端聚二甲基硅氧烷中的任一种或多种，平均分子量为400～10000g/mol。

5.如权利要求3所述的一种含动态硫氨酯键的自修复聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述的二异氰酸酯包括二苯基甲烷-4,4二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯中的任一种或多种。

6.如权利要求3所述的一种含动态硫氨酯键的自修复聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述的二元或多元巯基化合物包括3,6-二氧杂-1,8-辛烷二硫醇、1,2-丙二硫醇、1,2-乙二硫醇、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)或四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯中的任一种或多种。

7.如权利要求3所述的一种含动态硫氨酯键的自修复聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述的催化剂包括二月桂酸二丁基锡、叔丁醇钾、含氮杂环卡宾、1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯或三乙胺中的任一种或多种。

8.如权利要求3所述的一种含动态硫氨酯键的自修复聚氨酯的制备方法，其特征在于：

步骤一中将低聚物二元醇或低聚物二元胺在高温下抽真空除水3～5h，然后加入二异氰酸酯，在50～110℃及惰性气体保护下、搅拌反应，反应时间为0.5～12h，反应完成后冷却至室温，得到所述的端异氰酸酯聚氨酯低聚物；

步骤二中反应完成后，将所得溶液倒入模具中，放置于25-80℃真空干燥挥发溶剂24～72h，得到含动态硫氨酯键的自修复聚氨酯。

9.如权利要求3所述的一种含动态硫氨酯键的自修复聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述的步骤一中低聚物二元醇或低聚物二元胺与二异氰酸酯的摩尔比为1：2.2～1：12；所述的步骤二中二元或多元巯基化合物与低聚物二元醇或低聚物二元胺的摩尔比为0.5：1～4.5：1。

10.一种含动态硫氨酯键的自修复聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将低聚物二元醇或低聚物二元胺在高温下抽真空除水3～5h，然后加入二异氰酸酯，在50～110℃及惰性气体保护下、搅拌反应，低聚物二元醇与低聚物二元胺与二异氰酸酯的摩尔比为1：2.2～1：12，反应时间为0.5～12h，反应完成后冷却至室温，得到端异氰酸酯聚氨酯低聚物；

步骤二：将步骤一得到的端异氰酸酯聚氨酯低聚物溶解于无水溶剂中，加入二元或多元巯基化合物，二元或多元巯基化合物与步骤一中的低聚物二元醇或低聚物二元胺的摩尔比为0.5：1～4.5：1，溶解均匀后，加入催化剂，将所得溶液倒入聚四氟乙烯模具中，放置于25～80℃真空干燥挥发溶剂24～72h，得到含动态硫氨酯键的自修复聚氨酯；其中：

所述的低聚物二元醇或低聚物二元胺包括聚乙二醇、聚丁二酸一缩二乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚己内酯二醇、端羟基聚二甲基硅氧烷、双(3-氨基丙基)封端的聚乙二醇或双(3-氨丙基)封端聚二甲基硅氧烷中的任一种或多种，平均分子量为400～10000g/mol；

所述的二异氰酸酯包括二苯基甲烷-4,4二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯中的任一种或多种；

所述的二元或多元巯基化合物包括3,6-二氧杂-1,8-辛烷二硫醇、1,2-丙二硫醇、1,2-乙二硫醇、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)或四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯中的任一种或多种；

所述的催化剂包括二月桂酸二丁基锡、叔丁醇钾、含氮杂环卡宾、1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯或三乙胺中的任一种或多种。