[发明专利]一种形状记忆聚氨酯及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了形状记忆聚氨酯，由单体A、多异氰酸酯和多元醇逐步聚合而成，其中单体A与多元醇的摩尔比例为1：(0‑1)；多异氰酸酯和多元醇按照异氰酸酯基摩尔数：羟基摩尔数R为[0.95‑1.05]配置；单体A为长支链季铵盐取代的多元醇。与现有技术相比，一方面本发明所述的形状记忆聚氨酯的结构与性能容易调节，既可以通过调整多元醇的含量调整其力学性能，又可以通过调节支链长度调整自修复性能及形状记忆性能等；另一方面本发明所述的形状记忆聚氨酯通过逐步聚合的方法来制备，使得所述形状记忆聚氨酯主链上带有长的烷烃侧链和大量氨基甲酸酯基团，使得所得到的形状记忆聚氨酯具有良好的形状记忆性能和自修复性能。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种形状记忆聚氨酯及其制备方法和应用。

背景技术

形状记忆聚合物是形状记忆材料中有别于形状记忆合金的一类高分子智能材料，由于其独特的性质而受到广泛的关注和研究。形状记忆聚合物能够“记忆”自身初始形状，在外界施加一定的条件时能够从初始形状改变成临时形状，在一定环境下临时形状能得到固定，并且能在接受外界刺激时，从临时形状恢复到初始形状。由于聚氨酯结构具有较好的加工性、优异的机械性能和一定的生物相容性等优点，被认为是最具有价值的形状记忆材料之一，其应用领域覆盖生物材料、药物释放、驱动器、传感器、航空航天、纺织等。

现有的形状记忆聚合物在反复的形变与回复过程中不可避免的会出现裂痕与划伤，这会极大地影响材料的使用，缩短材料的使用寿命，暗中潜藏着巨大的危害，具有自动修复功能的材料就逐渐进入人们的视野中，成为当下的研究热点。自修复高分子材料能够通过对外界造成的裂纹自动进行修复，使裂纹基本愈合从而延长材料的使用寿命，确保了材料使用的安全性。

当前的自修复形状记忆聚合物很多是基于超分子相互作用设计制造了材料，存在制备方法复杂；部分基于离子键作用形成的自修复材料容易受环境影响。因此，开发一种新型高效可自修复的形状记忆材料是很有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种形状记忆聚氨酯及其制备方法，以解决现有的形状记忆聚氨酯自我修复能力若，导致使用寿命短的技术问题。

为了解决所述技术问题本发明一方面提供了一种形状记忆聚氨酯，由单体A、多异氰酸酯和多元醇逐步聚合而成，其中单体A与多元醇的摩尔比例为1：(0-1]；即多元醇的含量不为零，左边为开区间。多异氰酸酯和多元醇按照异氰酸酯基摩尔数：羟基摩尔数1为[0.95-1.05]配置；单体A的化学式为

其中R₁的通式为-C_nH_m，n＝1～18，m≤2n+1；R₂、R₃的通式为-C_xH_2x，x＝1～5；R₄的通式为-C_yH_2y+1，y≥12。

优选地，取代基R₁中的参数n为1或18，取代基R₁中的参数m为3或37；取代基R₂、R₃中的参数x为1或2；取代基R₄中的参数y为16、18或22。

优选地，所述多异氰酸酯包括六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种。

优选地，所述多元醇的羟基数大于等于2.

进一步优选地，所述多元醇包括1,4-丁二醇、乙二醇、三乙二醇、四乙二醇中的至少一种。

本发明另一方面提供了所述的形状记忆聚氨酯的制备方法，包括如下步骤：

将单体A和多异氰酸酯按比例配置，加入有机溶剂，并加入催化剂加热反应；