[發明專利]一種自修復水性聚氨酯薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202011254079.2
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112794966A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 易昌鳳;張宏量;楊曉昕;黃漂
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: C08G18/10
• 分類號: C08G18/10;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/34;C08G18/32;C08L75/08;C08J5/18
• 代理公司: 連云港聯創專利代理事務所(特殊普通合伙) 32330
• 代理人: 胡榮

本發明屬于自修復材料制備技術領域，提供一種自修復水性聚氨酯薄膜的制備方法，包括以下步驟：1)將聚四氫呋喃二醇溶于丙酮中，加入異佛爾酮二異氰酸酯和催化劑，反應后生成聚氨酯預聚體；2)在聚氨酯預聚體中依次加入N?甲基吡咯烷酮和2,2?二羥甲基丙酸、2?羥乙基二硫化物、三乙胺，攪拌反應后得到自修復水性聚氨酯乳液；3)在聚四氟乙烯板上澆筑自修復水性聚氨酯乳液并干燥，得到自修復水性聚氨酯薄膜。本發明引入了可逆二硫鍵，基于二硫鍵的不穩定性，其共價鍵易斷裂與其他的硫原子發生重組，可利用二硫鍵與巰基之間的氧化還原反應來實現自修復，因此制備的水性聚氨酯薄膜具有良好的自修復性能。

技術領域

本發明屬于自修復材料制備技術領域，具體涉及一種自修復水性聚氨酯薄膜及其制備方法。

背景技術

高分子材料在儲存、運輸、銷售等過程中，難免會遇到意外的沖擊或者劃傷，在高分子材料出現損傷后，其原有的力學性能就會受到破壞，致使產品價值受損。自修復材料是指在材料受損是能夠進行自我診斷，自我修復的一類新型智能聚合物材料，制備自修復聚合物材料的目的是使材料在受損后能夠自動修復材料的力學性能，消除材料在使用過程中的安全隱患，延長材料的使用壽命，從而得到相比于傳統聚合物材料使用壽命更長，性能更可靠，更經濟的聚合物材料。

目前自修復材料大多為外援型自修復，這種自修復材料的基體本身不具備自修復的功能，它是通過載有修復劑的微膠囊實現自修復，這種自修復材料的修復效果和修復次數都比較低。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明旨在合成一種具備自修復功能的水性聚氨酯薄膜，當受到損傷時能夠自我修復，恢復其力學性能。

為實現上述目的，本發明提供一種自修復水性聚氨酯薄膜的制備方法，包括以下步驟：

1)將聚四氫呋喃二醇溶于丙酮中，加入異佛爾酮二異氰酸酯和催化劑，反應后生成聚氨酯預聚體；

2)在聚氨酯預聚體中依次加入N-甲基吡咯烷酮和2,2-二羥甲基丙酸、2-羥乙基二硫化物、三乙胺，攪拌反應后得到自修復水性聚氨酯乳液；

3)在聚四氟乙烯板上澆筑自修復水性聚氨酯乳液并干燥，得到自修復水性聚氨酯薄膜。

進一步的，制備自修復水性聚氨酯乳液所用試劑的量為聚四氫呋喃二醇3g，異佛爾酮二異氰酸酯2g，N-甲基吡咯烷酮5ml，2,2-二羥甲基丙酸0.275g，2-羥乙基二硫化物0.3～0.9g，三乙胺0.202g。

進一步的，制備自修復水性聚氨酯乳液所用試劑中2-羥乙基二硫化物為0.6～0.75g。

進一步的，步驟1)中所述將聚四氫呋喃二醇溶于丙酮中具體步驟為：將聚四氫呋喃二醇130℃抽水后溶于丙酮中。

進一步的，步驟1)中所述反應的條件為70℃～80℃反應2h。

進一步的，步驟2)得到自修復水性聚氨酯乳液的具體反應過程為：加入N-甲基吡咯烷酮和2,2-二羥甲基丙酸反應2h后，加入2-羥乙基二硫化物，反應2h后降溫至室溫，加入三乙胺反應2～3min后滴加15mL水，同時高速攪拌，得到自修復水性聚氨酯乳液。

進一步的，步驟3)所述在聚四氟乙烯板上澆筑自修復水性聚氨酯乳液并干燥具體包括以下步驟：在聚四氟乙烯板上澆筑自修復水性聚氨酯乳液在40℃下干燥兩小時，再加入適量自修復水性聚氨酯乳液，兩小時后將溫度升高至70℃干燥24h。

本發明還提供一種如上所述制備方法制得的自修復水性聚氨酯薄膜。