[发明专利]一种可重复塑形的自修复水凝胶及制备方法

权利要求书

1.一种可重复塑形的自修复水凝胶，其特征在于，所述水凝胶为聚丙烯酸/含双键的非异氰酸酯聚氨酯水凝胶，其中含双键的非异氰酸酯聚氨酯的用量为丙烯酸重量的0.5%~50%；

所述含双键的非异氰酸酯聚氨酯的制备方法：使用二元伯胺将五元环状碳酸酯胺解制备非异氰酸酯聚氨酯，然后将其与甲基丙烯酸缩水甘油醚反应，制备含双键的非异氰酸酯聚氨酯。

2.一种可重复塑形的自修复水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，五元环状碳酸酯的制备：把原料聚乙二醇二缩水甘油醚或聚丙二醇二缩水甘油醚和催化剂加入高压反应釜中，交替使用真空与CO₂置换高压反应釜内空气后，打开搅拌装置并加热，待高压反应釜内温度达到预定反应温度时充入CO₂至设定压力，并维持该压力至反应结束，在高压反应釜内温度降至室温后排空未反应的CO₂，过滤分离催化剂，制得五元环状碳酸酯；

步骤2，含双键的非异氰酸酯聚氨酯的制备：在装有冷凝回流装置的三口瓶中加入计量的五元环状碳酸酯、二元伯胺、催化剂，通入N₂置换反应体系中的空气，第一次升温后开始计时并反应，反应结束得到淡黄色非异氰酸酯聚氨酯，向非异氰酸酯聚氨酯中加入计量的溶剂，在非异氰酸酯聚氨酯稀释均匀后加入计量的甲基丙烯酸缩水甘油醚和抗氧化剂，第二次升温后开始计时并反应，反应结束减压脱除溶剂，制得含双键的非异氰酸酯聚氨酯；

步骤3，可重复塑形的自修复水凝胶的制备：将计量的含双键的非异氰酸酯聚氨酯与丙烯酸通过磁力搅拌均匀分散在去离子水中，再加入计量的引发剂和催化剂，迅速搅拌均匀后减压脱除溶液内气泡，将脱泡后的溶液转移到模具内密封，将密封好的模具放入恒温水浴槽内引发自由基聚合反应，即可制得可重复塑形的自修复水凝胶。

3.根据权利要求2所述的一种可重复塑形的自修复水凝胶的制备方法，其特征在于，所述五元环状碳酸酯为聚乙二醇五元环状碳酸酯或聚丙二醇五元环状碳酸酯，结构式为：

；

所述含双键的非异氰酸酯聚氨酯的结构式为：

。

4.根据权利要求2所述的一种可重复塑形的自修复水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤1中催化剂为大孔强碱性树脂，用量为原料聚乙二醇二缩水甘油醚或聚丙二醇二缩水甘油醚重量的5%~20%。

5.根据权利要求2所述的一种可重复塑形的自修复水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤1中真空的气压为-0.05~-0.10Mpa；CO₂的气压为0.10~0.15Mpa；置换高压反应釜内空气的次数为3~5次；预定反应温度为100～150℃，设定压力0.5～3.0MPa，反应结束所需的时间为5～30h。

6.根据权利要求2所述的一种可重复塑形的自修复水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤2中第一次升温的温度为80~120℃，第一次升温后反应结束的时间为4~6h；第二次升温的温度为30~50℃，第二次升温后反应结束的时间为3~5h。

7.根据权利要求2所述的一种可重复塑形的自修复水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤2中二元伯胺包括乙二胺、1,6己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种或几种的任意比例混合物，二元伯胺与五元环状碳酸酯物质的量比为0.5~2:1。

8.根据权利要求7所述的一种可重复塑形的自修复水凝胶的制备方法，其特征在于，所述二元伯胺为不含仲胺的二元伯胺时，不含仲胺的二元伯胺与五元环状碳酸酯物质的量比为1.25~2:1；二元伯胺为含仲胺的二元伯胺时，含仲胺的二元伯胺与五元环状碳酸酯物质的量比为0.5~2:1。