[發明專利]一種自修復丙烯酸酯聚氨酯材料及其合成方法

在審

• 申請號: 202110981818.6
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113461891A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 鄧煜東;閆磊
• 申請（專利權）人: 江蘇富琪森新材料有限公司
• 主分類號: C08G18/10
• 分類號: C08G18/10;C08G18/40;C08G18/48;C08G18/62;C08G18/66;C08G18/38
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發明提供了一種自修復丙烯酸酯聚氨酯材料及其合成方法，屬于高分子材料技術領域。本發明得到的自修復丙烯酸酯聚氨酯材料的分子結構包括硬段、軟段及交聯結構，其中硬段為二環己甲烷4,4’?二異氰酸酯與2,2’?二硫二乙醇的共聚物，軟段為聚四氫呋喃，交聯結構為聚丙烯酸酯。本發明以含2?羥乙基二硫化物為功能性基團的聚氨酯與含羥基的丙烯酸酯交聯固化，合成具有高自修復效率及強韌性透明的自修復丙烯酸酯聚氨酯。本發明基于動態二硫鍵的交換反應與氫鍵實現材料的自修復，通過聚丙烯酸酯作為交聯劑提供交聯網絡，所得材料具有優異的力學性能、較高的楊氏模量、強韌性，同時該材料具有良好的透明性、較高的自修復效率等性能。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，尤其涉及一種自修復丙烯酸酯聚氨酯材料及其合成方法。

背景技術

受生物自愈能力的啟發，科學家們研究出一類自修復新型材料，當材料受到損傷時，能夠在分子層面上實現自我愈合，使材料的損傷得到修復，從而延長了材料的使用壽命，提高了產品的耐用性，具有很高的研究應用價值。

自修復材料按其修復機理可分為，外援型自修復和本征自修復兩類。外援型自修復體系通過微膠囊、微球、微血管等結構作為載體，當材料發生損壞后，其包裹的交聯劑、引發劑及功能型分子作為治療劑釋放出來，以達到修復裂痕的效果。但外援型自修復因其微結構數量有限而難以實現多次修復，材料的使用壽命有限。而本征自修復材料則依靠非共價鍵的作用或可逆動態化學鍵的交換反應，達到自修復的效果，該機理制備的材料具有修復效率高、可多次修復等優點，而受到廣泛的關注。其中，非共價鍵自修復包括氫鍵、配位鍵等方式，可逆動態化學鍵包括動態Diels-Alder(DA)反應、動態硼酸酯鍵、動態二烯醚鍵、動態二硫鍵等方法。通過動態化學鍵的加入，使得當材料發生損傷后，在一定的溫度或光照等外界物理或化學刺激下，受損的材料通過本身結構進行自修復或再加工。

聚氨酯材料具有良好的耐磨性、易改性等優點被廣泛應用。聚氨酯材料分子鏈間含有氫鍵，具有一定的自愈能力，但自修復能力弱，韌性差，力學性能不足遠達不到應用要求。通過聚丙烯酸酯改性能夠提高聚氨酯材料的力學性能，增強材料韌性。

但如何制備一種具有較好自修復能力又具有較強力學性能的丙烯酸酯聚氨酯，目前尚無可借鑒的現有技術；而且，如何保證自修復丙烯酸酯聚氨酯在韌性、硬度、透明性、自修復效率等方面具有良好的性能，也成為亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種自修復丙烯酸酯聚氨酯材料及其合成方法，該自修復丙烯酸酯聚氨酯材料自修復效率高、力學性能高且具有良好的透明性。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種自修復丙烯酸酯聚氨酯材料，所述自修復丙烯酸酯聚氨酯材料的分子結構包括硬段、軟段及交聯結構；

其中，所述硬段為二環己甲烷4,4’-二異氰酸酯與2,2’-二硫二乙醇的共聚物，所述軟段為聚四氫呋喃，所述交聯結構為聚丙烯酸酯。

進一步的，所述聚四氫呋喃的分子量為900～3000g/mol。

進一步的，所述二環己甲烷4,4’-二異氰酸酯與2,2’-二硫二乙醇的共聚物、聚四氫呋喃和聚丙烯酸酯的摩爾比為1：0.05～0.2：0.05～0.15。

進一步的，所述聚丙烯酸酯的制備方法，包括以下步驟：

將丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥丙酯混合于溶劑中，加入引發劑反應后即得；

所述溶劑為N,N-二甲基乙酰胺，所述引發劑為N,N-偶氮二異丁氰。

進一步的，所述丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥丙酯和溶劑的摩爾體積比為0.5～1.2mol：0.5～1.5mol：10～12mL。

進一步的，所述引發劑的含量是其所在體系反應物總質量的1～1.5％。