[發明專利]一種可逆共價交聯聚氨酯-環氧樹脂復合材料及其制備

無效

• 申請號: 201310649359.7
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103642199A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 孫平川;何鑫;陳勝利;吳強;陳鐵紅
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08L75/08;C08L75/06;C08L63/00;C08J3/24;C08G18/66;C08G18/32;C08G18/10;C08G59/50
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

1.一種可逆共價交聯聚氨酯-環氧樹脂復合材料，其特征在于：復合材料包括線性聚氨酯和線性環氧樹脂兩個組分，分別帶有親雙烯體和雙烯體官能團；兩個組分間通過Diels-Alder可逆共價鍵連接形成具有交聯網絡結構的材料，在一定溫度下，Diels-Alder可逆共價鍵能夠可逆地發生斷裂和鍵合。

2.根據權利要求1所述線性聚氨酯，其特征在于：參與Diels-Alder反應的親雙烯體基團，通過擴鏈劑引入，位于線性聚氨酯的側鏈上。

3.根據權利要求1所述線性環氧樹脂，其特征在于：參與Diels-Alder反應的雙烯體基團，位于線性環氧樹脂的側鏈上。

4.一種如權利要求1所述可逆共價交聯聚氨酯-環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于步驟如下：

1）將異氰酸酯、催化劑和有機溶劑混合并溶解均勻，得到溶液a；將長鏈二元醇溶于有機溶劑中，得到溶液b；氮氣保護下，將溶液b滴加到溶液a中得到混合液a，將混合液a在溫度30-70℃條件下反應1-6小時，得到預聚產物溶液；然后加入擴鏈劑N-（2,3-二羥基丙基）馬來酰亞胺，保溫反應1-6小時，得到線性聚氨酯溶液；

2）將環氧樹脂單體與雙烯體一元胺混合攪拌均勻，置于氬氣保護下的烘箱中，在20-40℃溫度下反應10-14小時，然后加熱到50-80℃繼續反應5-10小時，得到淺黃色透明固體即為線性環氧樹脂；

3）將上述線性環氧樹脂脫模并溶解于有機溶劑中得到混合液b，然后加入步驟1）制得的線性聚氨酯溶液，攪拌均勻后，傾倒于真空烘箱的聚四氟乙烯模具中，在真空度0.3-10mbar下去除有機溶劑，然后升溫到50-85℃，反應12-36小時，得到的淺黃色透明固體即為可逆共價交聯聚氨酯-環氧樹脂復合材料。

5.根據權利要求4所述可逆共價交聯聚氨酯-環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于：所述異氰酸酯為4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、2，2’-二苯基甲烷二異氰酸酯、2，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、1，4-二異氰酸丁酯、1，5-二異氰酸戊酯或1，6-亞己基二異氰酸酯；催化劑為異辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫、二醋酸二丁基錫或二月桂酸二辛基錫；有機溶劑均為N,N’-二甲基乙酰胺。

6.根據權利要求4所述可逆共價交聯聚氨酯-環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于：所述長鏈二元醇為分子量在500-4000之間的聚醚或聚酯二醇，包括聚四氫呋喃二醇、聚環氧乙烷二醇和聚（ε-己內酯）二醇。

7.根據權利要求4所述可逆共價交聯聚氨酯-環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于：所述環氧樹脂單體為雙酚A二縮水甘油醚、雙酚F二縮水甘油醚、雙酚S二縮水甘油醚、鄰苯二甲酸二縮水甘油酯、間苯二甲酸二縮水甘油酯、對苯二甲酸二縮水甘油酯、乙二醇二縮水甘油醚、丁二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚和聚環氧丙烷二縮水甘油醚中的一種或兩種以上任意比例的混合物。

8.根據權利要求4所述可逆共價交聯聚氨酯-環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于：所述雙烯體一元胺為5-甲基糠胺或2-呋喃甲胺。

9.根據權利要求4所述可逆共價交聯聚氨酯-環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟1）溶液a中異氰酸酯、催化劑和有機溶劑的質量比為3-6：0.005-0.15：3-30，溶液b中長鏈二元醇與有機溶劑的質量比為1：1-10，N-（2,3-二羥基丙基）馬來酰亞胺與異氰酸酯的質量比為1：1-3。

10.根據權利要求4所述可逆共價交聯聚氨酯-環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟2）中環氧樹脂單體與雙烯體一元胺質量比為1：0.1-0.6。

11.根據權利要求4所述可逆共價交聯聚氨酯-環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟3）混合液b中線性環氧樹脂與有機溶劑的質量比為1：5-20，混合液b與線性聚氨酯溶液的質量比為1：0.3-20。

12.一種如權利要求1所述可逆共價交聯聚氨酯-環氧樹脂復合材料的應用，其特征在于：采用添加填充劑對可逆共價交聯聚氨酯-環氧樹脂復合材料進行改性，所述填充劑為硅酸鹽礦物、金屬氧化物、膨潤土或玻璃纖維，填充劑的添加量為復合材料的質量的0.01-30%。