[發(fā)明專利]一種高恢復(fù)率自愈合聚氨酯彈性體材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310565402.5
• 申請日: 2023-05-18
• 公開（公告）號: CN116622048A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐效浩;郭新;張保崗;劉莉
• 申請（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/10;C08G18/48;C08G18/28;C08G18/32
• 代理公司: 山東祺智知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37361
• 代理人: 趙斌

本發(fā)明屬于新型功能材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高恢復(fù)率自愈合聚氨酯彈性體材料及其制備方法，所述自愈合彈性體材料，由以下組分制備而成：聚氨酯預(yù)聚物50～100重量份，擴(kuò)鏈劑組合物13～28重量份；所述聚氨酯預(yù)聚物是由分子量2000的多元醇和異佛爾酮二異氰酸酯在二月桂酸二丁基錫的催化反應(yīng)下得到；所述擴(kuò)鏈劑為懸掛鏈擴(kuò)鏈劑、4,4'?二氨基二苯二硫醚、4,4'?二氨基二苯乙烷的組合物，溶劑為N,N?二甲基乙酰胺。本發(fā)明所提供的聚氨酯彈性體在60℃下12小時自愈合性能恢復(fù)率大于90％，適用于精密儀器實驗室地面涂層、醫(yī)療材料和航空航天等領(lǐng)域，實現(xiàn)劃痕自修復(fù)，延長使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新型功能材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高恢復(fù)率自愈合聚氨酯彈性體材料及其制備方法。

背景技術(shù)

航空航天，精密儀器等特種材料的應(yīng)用工況下，環(huán)境溫度復(fù)雜多變，材料在頻繁沖擊使用的和噪聲吸收的過程中，疲勞損傷以及微裂紋問題不可避免，這將嚴(yán)重影響機(jī)械設(shè)備的使用精度和壽命。作為常用材料之一，若能夠賦予聚氨酯彈性體涂層自愈合能力，實現(xiàn)損傷自愈，可以賦予材料更持久的高性能狀態(tài)和更長的使用壽命。

CN115850952A公開了一種聚氨酯彈性體利用分子流動性和二硫鍵的可逆動態(tài)反應(yīng)，通過控制“微相分離”以調(diào)節(jié)軟段與硬段的分離程度，進(jìn)一步平衡材料的力學(xué)性能和自修復(fù)能力，以獲得高力學(xué)性能的自修復(fù)聚氨酯。但其提供的聚氨酯彈性體是經(jīng)過固化之后的材料，分子的流動性很小，不足以在切口處流動愈合。

CN115785386A公開了一種在聚氨酯網(wǎng)絡(luò)中引入羥基化植物油基單體，使其具有較長的烷烴主鏈結(jié)構(gòu)和豐富的氫鍵結(jié)合位點，在去水化效應(yīng)和層次氫鍵作用的協(xié)同作用下，聚氨酯彈性體在室溫下即表現(xiàn)出優(yōu)異的自愈合性能，但根據(jù)該申請實施例中記載的內(nèi)容，其愈合效率均在40-70％之間，難以滿足表面保護(hù)涂層、醫(yī)療材料和航空航天等領(lǐng)域?qū)ψ杂匣謴?fù)率高的要求，限制了自愈合材料的應(yīng)用。

因此研制一種高恢復(fù)率自愈合性能的粘彈性高分子材料具有積極的經(jīng)濟(jì)和社會意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的諸多不足之處，提供了一種高恢復(fù)率自愈合聚氨酯彈性體材料及其制備方法。所述自愈合彈性體材料，由以下組分制備而成：聚氨酯預(yù)聚物50～100重量份，擴(kuò)鏈劑組合物13～28重量份；所述聚氨酯預(yù)聚物是由分子量2000的多元醇和異佛爾酮二異氰酸酯在二月桂酸二丁基錫的催化反應(yīng)下得到；所述擴(kuò)鏈劑為懸掛鏈擴(kuò)鏈劑、4,4'-二氨基二苯二硫醚、4,4'-二氨基二苯乙烷的組合物，溶劑為N,N-二甲基乙酰胺；所述自愈合聚氨酯彈性體先合成預(yù)聚體后，經(jīng)預(yù)擴(kuò)鏈后，將預(yù)聚體與擴(kuò)鏈劑組合物強(qiáng)力攪拌、真空脫泡、后熟化得到。本發(fā)明的聚氨酯彈性體在60℃下12小時自愈合性能恢復(fù)率大于90％，適用于精密儀器實驗室地面涂層、醫(yī)療材料和航空航天等領(lǐng)域，實現(xiàn)劃痕自修復(fù)，延長使用壽命。

本發(fā)明提出之前，申請人于2023年01月06日提交了專利申請，名稱為一種懸掛鏈分子量可控的二元端羥基擴(kuò)鏈劑及其應(yīng)用，公開號為CN?115975175?A，公開日為2023年04月18日，其中提供了一種擴(kuò)鏈劑，且該專利申請中已經(jīng)將該擴(kuò)鏈劑用于聚氨酯微孔彈性體的制備；申請人通過進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)上述擴(kuò)鏈劑用于高恢復(fù)率自愈合聚氨酯彈性體材料制備時有著意想不到的效果，最終獲得了本申請的技術(shù)方案如下：

申請人首先提供了所采用的懸掛鏈擴(kuò)鏈劑，該擴(kuò)鏈劑采用CN?115975175?A中公開的擴(kuò)鏈劑，更優(yōu)選的擴(kuò)鏈劑組成及制備方法如下：

懸掛鏈擴(kuò)鏈劑其各組分按重量份計為：

合成步驟為：

(1)將聚乙二醇單甲醚550加入三口燒瓶中，加熱至110℃并抽真空至-0.096MPa，攪拌2h除水等小分子物質(zhì)精制后，充氮氣泄壓保護(hù)待用；