[發明專利]一種水性自修復功能的聚氨酯樹脂及其制備方法

在審

• 申請號: 201910061415.2
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109836550A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 謝成;王德修;張冬明;李新雄
• 申請（專利權）人: 湖南邦弗特新材料技術有限公司
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/48;C08G18/44;C08G18/42;C08G18/10;C08G18/34;C08G18/32
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 馬鳳蘭

本發明公開了一種水性自修復功能的聚氨酯樹脂，按重量份包括以下原料組分：多元醇35～60份，多異氰酸酯30～45份，陰離子型親水擴鏈劑3～5份，小分子雙硫鍵擴鏈劑9～15份，催化劑0.1～0.2份，三乙胺2～4份，小分子水溶性二元胺擴鏈劑4～8份；本發明還包括上述的水性自修復功能的聚氨酯樹脂的制備方法。本發明可展現出微劃傷自修復性、水可稀釋性、高強度和高彈性等優異性能，可在混凝土涂層、防腐涂層、汽車涂料、3C產品、生物醫藥材料、鋰電池以及航空航天等領域得到廣闊應用。

技術領域

本發明涉及有機高分子材料領域，具體涉及一種水性自修復功能的聚氨酯樹脂及其制備方法。

背景技術

自修復聚氨酯材料作為一種新型智能材料，能夠通過模擬生物體損傷愈合的機理來實現修復在使用過程中因外力作用而產生的裂紋或局部損傷，從而恢復其原有的功能，延長其使用壽命。

當前自修復聚氨酯所采用制備方法，有在聚氨酯本體結構中植入熱可逆Diels-Alder(DA) 共價鍵，即帶有熱可逆化學鍵的材料在受到損傷后，可以在熱處理的條件下，達到對材料損傷的修復效果，例如專利號CN105176063B、CN107216643A、CN108912371A等公開內容都是采用該原理；有在聚氨酯本體結構中植入二硫鍵，通過“硬段鎖定”和“微相分離控制”相結合的策略展開，以二硫鍵自愈聚氨酯彈性體來達到自修復功效，例如專利號CN108503782A和 CN106589289A公開內容都是采用該原理；有通過引入具有拓撲結構所特有的形狀記憶自修復聚氨酯，以拜耳材料科技的科學家設計的具有特殊分子結構的丙烯酸聚氨酯采用此法。

目前較為活躍的高性能自修復聚氨酯彈性體大多系溶劑型，在制備和使用過程需要大量有機溶劑進行稀釋，給環境和應用中帶來諸多不利；在水性自修復材料中，研究較多的材料大多都是水凝膠，因水凝膠大多在自身機械強度、韌度和可施工性等方面存在較為明顯的缺陷，幾乎無法推廣應用于材料領域中。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種水性自修復功能的聚氨酯樹脂及其制備方法,本發明基于水性聚氨酯結構的可裁剪性和修飾性，在聚氨酯本體結構中以“硬段鎖定”和“微相分離控制”提供高強度、高伸長率性能；植入動態二硫鍵可在室溫下進行動態二硫交換反應，和通過水性化設計和水性脂肪二元胺擴鏈帶入氨基封端懸掛鏈的聚氨酯結構和大量高強高模聚脲鍵，以此促進多重氫鍵的形成、提高氫鍵含量，為材料溫和條件下的自修復提供保障；并且利用六次亞甲基二異氰酸酯三聚體或六次亞甲基二異氰酸酯三聚體的水性化與材料殘留的氨基封端懸掛鏈的聚氨酯結構基團或進一步提供多重氫鍵的形成、提高氫鍵含量，使其具有溶劑型自修復高性能聚氨酯彈性體諸多優異性能和額外的水可稀釋性，可展現出在微劃傷自修復性、水可稀釋性、高強度和高彈性等優異性能，可在混凝土涂層、防腐涂層、汽車涂料、3C產品(表面鍍層保護)、生物醫藥材料、鋰電池以及航空航天等領域等領域廣泛應用。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：一種水性自修復功能的聚氨酯樹脂，其特征在于，按重量份包括以下原料組分：

多元醇35～60份，

多異氰酸酯30～45份，

陰離子型親水擴鏈劑3～5份，

小分子雙硫鍵擴鏈劑9～15份，

催化劑0.1～0.2份，

三乙胺2～4份，

小分子水溶性二元胺擴鏈劑4～8份。

本發明進一步的技術方案為：所述多元醇包括聚四氫呋喃醚二元醇、聚碳酸酯二元醇和聚己二酸1,6-己二醇二元醇，多元醇的平均分子量分布在800-3000g/mol。

進一步，所述多元醇的平均分子量為1000g/mol。