[发明专利]一种高强度易降解再生具有动态共价键的抗菌性聚氨酯的制备方法及其降解再生方法

说明书

本发明公开了一种高强度易降解再生具有动态共价键的抗菌性聚氨酯的制备方法及其降解再生方法，制备方法，包括以下步骤：(1)将海松酸、5‑30％的聚四氢呋喃和氧化锌混合反应；(2)将二异氰酸酯和余量的聚四氢呋喃加入到步骤(1)所得的反应体系中，加入溶剂，搅拌反应；(3)将催化剂溶解在溶剂中，并加入到步骤(2)所得的反应体系中，反应；(4)将温度降到室温，把溶解在溶剂中的交联剂或扩链剂滴入上述反应体系中，搅拌得均质粘性溶液；(5)将均质粘性溶液倒入聚四氟乙烯模具中，烘干。本发明显著提升了聚氨酯材料的机械性能和自修复性能，同时制得的聚氨酯材料还具有优异的降解、再生性能和抑菌性。

技术领域

本发明涉及一种高强度易降解再生具有动态共价键的抗菌性聚氨酯的制备方法及其降解再生方法，属于聚氨酯材料及其制备和应用技术领域。

背景技术

聚氨酯是一种广泛应用于机电、船舶、航空、车辆、土木建筑、轻工等领域的传统高分子材料，在各领域中的使用量逐年上升，也由此导致了大量废弃物的产生。传统的高分子材料回收处理方法是填埋法和焚烧法。其中，填埋法是在一定温度、湿度下，利用掩埋的方法使垃圾在土壤中经过一段时间产生分解而逐渐转变成无害物质。然而，该法很难使聚氨酯废弃物发生分解，且占用土地，消耗资源；焚烧法是利用聚氨酯废料在一定条件下燃烧产生大量热能，使其作为燃料以取代部分煤、油和天然气。但是，如果在焚烧过程中燃烧不完全将会产生有毒气体，造成二次污染。因此使聚氨酯材料具有易回收性，不仅降低了其回收成本，还实行了可持续发展战略，利于绿色环保。

将动态共价键引入聚氨酯中，有助于延长聚氨酯材料的寿命，减少环境污染。因此开发一种可回收的材料具有重要意义。然而，聚合物的动态可逆性与机械性能相互排斥，使聚氨酯材料既有动态共价键又有较高的机械性能仍是一个巨大的挑战。

随着石油储存量的逐年下降，人们开始寻求合成高分子材料的替代原料。其中，生物质能源因其绿色环保可再生受到了人们的关注。生物质基高分子材料利用自然界可再生物质，减少对石油等一次性矿物资源的消耗和有害有机化学制品的应用。松香是我国重要的生物质，年产量80万吨，居世界第一位。

中国专利文献CN114163598A公开了一种生物基多元醇衍生的自修复聚氨酯及其制备方法。该聚氨酯由丁香油的成分丁香酚与多元醇反应生成生物基多元醇，从而制备聚氨酯。此方法制备的聚氨酯虽然具有自修复效果好、原料环保等优点，但力学性能较差，拉伸强度为6MPa，断裂伸长率为600％，无法满足工程应用，同时不可采用化学降解的方法进行回收。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种高强度易降解再生具有动态共价键的抗菌性聚氨酯的制备方法及其降解再生方法，所得聚氨酯具有优异的力学性能、自修性能和易降解性能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种高强度易降解再生具有动态共价键的抗菌性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)将海松酸、5-30％的聚四氢呋喃和氧化锌混合，温度升至180-250℃，在氮气氛围下搅拌反应，先常压反应3-6小时，之后抽真空反应2-5小时；

(2)将二异氰酸酯和余量的聚四氢呋喃加入到步骤(1)所得的反应体系中，加入溶剂，在温度为50-100℃、氮气氛围下，搅拌反应1-2小时；

(3)将催化剂溶解在溶剂中，并加入到步骤(2)所得的反应体系中，在60-100℃、氮气氛围下，反应1-4h，得到异氰酸酯封端的预聚物；

(4)将温度降到室温，把溶解在溶剂中的交联剂或扩链剂滴入上述反应体系中，在氮气氛围下搅拌10-30min，得均质粘性溶液；

(5)将均质粘性溶液倒入聚四氟乙烯模具中，在50-90℃的烘箱中干燥18-36h，得到高强度易降解再生具有动态共价键的抗菌性聚氨酯。