[发明专利]一种可自修复的水性聚氨酯弹性体的制备方法

说明书

一种可自修复的水性聚氨酯弹性体的制备方法，本发明属于自修复材料技术领域，具体涉及一种聚氨酯弹性体的制备方法。本发明的目的是要解决现有方法制备的聚氨酯自修复材料存在使用大量有毒有机溶剂，反应时间长，能耗高和制备过程复杂的问题。方法：一、将二异氰酸酯与脱氧胸苷进行反应；二、加入聚醚多元醇、2,2‑二羟甲基丙酸和溶剂；三、加入三乙胺；四、分散在含有扩链剂的蒸馏水中；五、固化，得到可自修复的水性聚氨酯弹性体。本发明制备的水性聚氨酯弹性体在110℃下修复4h或常温微量溶剂下修复6h，其修复效率可以达到85％以上或90％以上；并且，溶剂修复的聚氨酯弹性体不仅断裂伸长率高，力学性能和原聚氨酯弹性体不分伯仲。

技术领域

本发明属于自修复材料技术领域，具体涉及一种聚氨酯弹性体的制备方法。

背景技术

当今世界弹性体材料的使用范围越来越广泛，聚氨酯材料是一种质量轻，强度高且具有高延展性的优异弹性体，在医疗器械、电子皮肤、军工材料、涂料及家庭用具等方面有着较为广泛的应用前景。由于其优异的机械性能，聚氨酯材料在近些年的用量仍在增加。但是聚氨酯材料在时间使用中会出现不可逆的损伤，产生大量微裂纹甚至断裂，这在某些领域不仅存在着安全隐患，还导致每年都会产生大量废弃聚氨酯。因此，如何在发现裂纹的同时进行及时修复，延长材料的使用寿命，减少废弃物的产生是当今需要解决的重要问题。

聚氨酯自修复材料在近几年已经取得了重大的研究进展。研究员们通过将可修复微胶囊、可逆共价键(如二硫键、酰胺键、二硒键等)、氢键、配位键等引入聚合物基体或分子链中，通过在外界环境(如光、热、溶剂等)刺激作用下使聚氨酯材料损伤处进行修复。专利CN 113831493 A公开了一种含有六重分子间氢键的自修复聚氨酯弹性体，该聚氨酯弹性体制备工艺简单，以2,6-二氨基吡啶或2,6-二氨基吡啶的衍生物为扩链剂，制备得到的聚氨酯弹性体具有良好的机械性能，但由于此弹性体的制备过程中使用了大量的四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺或甲醇等溶剂，因此具有较大的毒性。专利CN 110698635 B公开了一种具有可循环利用与自修复功能的高韧性和高力学强度的聚氨酯弹性体及其制备方法，通过氢键和配位键结合来提高聚氨酯的弹性和修复性能。虽然合成的聚氨酯具有较高的机械强度和愈合性，但其反应时间长(48h)，能耗高，制备过程复杂。

发明内容

本发明的目的是要解决现有方法制备的聚氨酯自修复材料存在使用大量有毒有机溶剂，反应时间长，能耗高和制备过程复杂的问题，而提供一种可自修复的水性聚氨酯弹性体的制备方法。

一种可自修复的水性聚氨酯弹性体的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、在惰性气体保护下，将二异氰酸酯与脱氧胸苷在25℃～50℃下反应，得到反应产物Ⅰ；

二、向反应产物Ⅰ中加入聚醚多元醇，升温至70℃～85℃，在70℃～85℃下反应一段时间，再加入2,2-二羟甲基丙酸和溶剂，继续在70℃～85℃下反应一段时间，得到聚氨酯预聚体；

三、将聚氨酯预聚体的温度降低至40℃～45℃，然后加入三乙胺，继续在40℃～45℃下反应一段时间，得到预聚体；

四、首先将扩链剂分散在蒸馏水中，再将步骤三中得到的预聚体分散在蒸馏水中，得到水性聚氨酯乳液；

五、将水性聚氨酯乳液放入聚四氟乙烯模具中，再在室温下固化，固化结束后烘干，得到可自修复的水性聚氨酯弹性体。

本发明的有益效果：

一、本发明公开的一种由多重氢键实现的高拉伸，高强度可修复仿生水性聚氨酯弹性体(一种可自修复的水性聚氨酯弹性体)的制备方法，制备工艺简单，合成过程中只需少量有机溶剂，减少了产品中溶剂残留率，绿色环保；合成的水性聚氨酯不仅具有较高的机械强度和修复性，还具有良好的弹性、热稳定性能等；