[發(fā)明專利]一種自修復(fù)防水材料的制備方法、自修復(fù)防水材料及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010162073.6
• 申請(qǐng)日: 2020-03-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111234175B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何進(jìn);龔興宇;陳立義
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 科順?lè)浪萍脊煞萦邢薰?/a>
• 主分類號(hào): C08G18/76
• 分類號(hào): C08G18/76;C08G18/75;C08G18/72;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/10;C08G18/32;C08G18/44;C08G18/50
• 代理公司: 廣州潤(rùn)禾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44446
• 代理人: 林偉斌;鄭永泉

本發(fā)明公開(kāi)了一種自修復(fù)防水材料的制備方法、自修復(fù)防水材料及其應(yīng)用，制備方法包括如下步驟：S1：在催化劑的作用下，將二元醇或二元胺和二異氰酸酯單體進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)得到異氰酸根封端的聚氨酯預(yù)聚物；S2：將上述步驟S1所得的聚氨酯預(yù)聚物與含有二硫鍵的擴(kuò)鏈劑進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)得到羥基或氨基封端預(yù)聚物；S3：將二異氰酸酯與二元醇/胺和/或三元醇/胺反應(yīng)生成異氰酸根封端的低聚物，或單獨(dú)使用二異氰酸酯；S4：將上述步驟S2所得的羥基或氨基封端預(yù)聚物和步驟S3所得的異氰酸根封端的低聚物或二異氰酸酯按照比例混合均勻得到自修復(fù)防水材料。本發(fā)明所述的自修復(fù)材料在擁有較強(qiáng)的力學(xué)性能的同時(shí)具有較好的寬溫度范圍自修復(fù)效果復(fù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子應(yīng)用材料領(lǐng)域，更具體地，涉及一種自修復(fù)防水材料的制備方法、自修復(fù)防水材料及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

自修復(fù)材料，特別是自修復(fù)聚合物材料，在過(guò)去的近20年里得到了廣泛而深入的研究。各種各樣關(guān)于自修復(fù)方法和材料系統(tǒng)已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，出現(xiàn)了很多能夠應(yīng)對(duì)損傷的材料。與“經(jīng)典”材料相比，當(dāng)發(fā)生損傷或破壞時(shí)，自愈材料的初始性能和功能在沒(méi)有明顯的人為干預(yù)的情況下被修復(fù)。這些自修復(fù)材料——讓人聯(lián)想到科幻小說(shuō)中常常出現(xiàn)的場(chǎng)景——諸如前景光明的未來(lái)，更長(zhǎng)的使用壽命，更少的維護(hù)(時(shí)間和花費(fèi))以及更加安全的性能等特點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，自修復(fù)材料可以分為外援型和本征型兩種。在外援型自修復(fù)材料中，修復(fù)劑被封裝到材料基體中，當(dāng)破壞發(fā)生時(shí)被釋放以修復(fù)損傷。最早White等人在2001年報(bào)道了外援型自修復(fù)材料，該系統(tǒng)由微膠囊化的二環(huán)戊二烯嵌入環(huán)氧樹(shù)脂中構(gòu)成含有Grubbs催化劑的基體中。當(dāng)裂縫形成時(shí)，二環(huán)戊二烯釋放并在催化劑作用下引發(fā)開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)位聚合(ROMP)，形成一個(gè)堅(jiān)固的、高度交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，從而導(dǎo)致裂縫的愈合。這便是外援型自修復(fù)材料采用的基本策略，其它外援型自修復(fù)材料基本上都是在此基礎(chǔ)上改進(jìn)或者進(jìn)行。然而，這樣的外援型自修復(fù)材料只允許在特定位置進(jìn)行一次性修復(fù)。隨后，Toohey等人開(kāi)發(fā)了一種能夠利用三維微血管網(wǎng)絡(luò)來(lái)修復(fù)反復(fù)或多次損傷的系統(tǒng)，但是修復(fù)次數(shù)依然有限。這一缺陷可以通過(guò)設(shè)計(jì)本征型自修復(fù)材料來(lái)克服，從理論上講，本征型自修復(fù)材料可以無(wú)限次自修復(fù)。但這種自修復(fù)過(guò)程通常需要一些外部條件觸發(fā)，如光、電、磁場(chǎng)或熱刺激。在某些情形下，這些外部的觸發(fā)條件比較容易獲取和調(diào)控，但是在其它一些情形中，比如防水材料中，因?yàn)榉浪牧弦话闶褂迷谳^為隱蔽的部位，外界觸發(fā)條件的獲取便不太容易。因此開(kāi)發(fā)出一種能夠針對(duì)防水材料這一類隱蔽性較強(qiáng)的材料而開(kāi)發(fā)一種能夠在常溫下或者在有水條件自修復(fù)的材料非常有必要。

專利CN 108559052 A公開(kāi)了一種具有自修復(fù)性能的交聯(lián)聚脲彈性體的制備方法，它通過(guò)采用三官能度異氰酸酯或者更高官能度的異氰酸酯作為交聯(lián)劑，將含芳香二硫鍵的單體接到了多官能度異氰酸酯上面，構(gòu)建了聚脲體系的動(dòng)態(tài)交聯(lián)點(diǎn)，制備所得含二硫鍵和氫鍵的交聯(lián)聚脲彈性體中的二硫鍵在一定的溫度下(如150℃)能夠?qū)崿F(xiàn)快速的動(dòng)態(tài)交換反應(yīng)，同時(shí)體系中的氫鍵也可以在溫度作用下實(shí)現(xiàn)解離和重建，促進(jìn)整個(gè)新的聚脲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重建，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)裂紋等破壞的修復(fù)以及重新加工。但該發(fā)明中采用將異氰酸酯封端的聚脲、三官能度異氰酸酯以及芳香二硫化物混合的方式來(lái)制備含二硫鍵的聚脲彈性體，雖然可以在交聯(lián)點(diǎn)處引入二硫鍵，但由于多官能度異氰酸酯反應(yīng)活性過(guò)大容易造成二硫鍵附近交聯(lián)密度過(guò)高，從而限制了可逆化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行而影響自修復(fù)效果，且其僅在高溫條件下具有自修復(fù)效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種不足，提供一種自修復(fù)防水材料的制備方法，所述制備方法從分子設(shè)計(jì)及基于微相分離的分相控制角度出發(fā)，通過(guò)調(diào)節(jié)軟段、硬段的比例以及交聯(lián)密度，保證了材料在擁有較強(qiáng)的力學(xué)性能的同時(shí)具有較好的自修復(fù)效果，且能夠在為-20～200℃寬溫度范圍下實(shí)現(xiàn)自修復(fù)，并能表現(xiàn)出與初始值相當(dāng)?shù)牧W(xué)性能，同時(shí)擁有良好的回收利用性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。

本發(fā)明的另一目的在于提供利用所述方法制備得到的自修復(fù)防水材料。

本發(fā)明的另一目的在于提供所述自修復(fù)防水材料的應(yīng)用。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種自修復(fù)防水材料的制備方法，包括如下步驟：