兼具自修复和形状记忆功能的蓖麻油基水性聚氨酯薄膜的制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料领域，涉及一种兼具自修复和形状记忆功能的蓖麻油基水性聚氨酯薄膜的制备方法。本发明专利技术首先以呋喃甲醇和双马来酰亚胺为原料，通过Diels

【技术实现步骤摘要】
兼具自修复和形状记忆功能的蓖麻油基水性聚氨酯薄膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种功能型水性聚氨酯薄膜的制备方法，具体涉及一种兼具自修复和形状记忆功能的蓖麻油基水性聚氨酯薄膜的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着人们环保意识的提高，绿色低碳、节能减排成为全社会关注的焦点。聚氨酯是目前广泛使用的成膜材料，其应用产品在生活中随处可见，传统的溶剂型聚氨酯在加工过程中会污染环境且危害人类健康。因此，不含或含有少量有机溶剂的水性聚氨酯引起了研究者的关注，并以其绿色环保的优势成为发展热点。普通的水性聚氨酯在遭受到外力的碰撞、刮擦、划伤或其他作用时，会导致表面出现破损和瑕疵，大大降低其利用价值。因此，开发具有自修复和形状记忆功能的水性聚氨酯成为现阶段国家和行业重点发展的高新技术。
[0003]自修复的核心是能量补给、物质补给以及模仿生物体损伤愈合机理，能够对自身在成型、加工和使用等过程中产生的内部损伤进行部分或完全修复，从而在一定程度上消除隐患并延长材料的使用寿命。自修复材料分为外援型和本征型两大类，其中本征型自修复是通过材料本体结构设计出的实现无外加修复剂下重复多次的修复过程，主要是利用动态可逆的氧化还原反应、Diels
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Alder反应(D
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A反应)或配位键作用等完成。D
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A反应指在二烯体和亲二烯体之间发生1,4
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环加成形成桥环状化合物的可逆反应，其无需额外催化剂，条件温和，反应程度高。通过控制体系中D
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A键的形成和裂解，在高温、红外光和微波等刺激下，材料损伤后能够表现出快速、高效的自修复能力。
[0004]形状记忆材料是指具备初始形状，经过形变并固定之后，通过加热等方法改变外部条件，使其恢复原状的一类特殊的自修复材料。通常包含两相结构，即记忆起始形状的固定相(硬段)和随温度变化能可逆的固化和软化的可逆相(软段)。软硬段的共价交联会抑制分子链之间的塑性移动，当温度升到软段的结晶态熔点时，其微观布朗运动加剧导致形变，但硬段仍处于玻璃态或结晶态，在体系中阻止分子链的滑移从而抵抗形变，由此产生的回弹性能即形状记忆性；而当温度下降到玻璃态时，形变又会被重新“冻结”固定。
[0005]生物质材料植物油是极具吸引力的可再生资源，成本低廉，绿色环保，可将其代替石化资源多元醇与异氰酸酯等原料制备水性聚氨酯。前期研究表明，蓖麻油的平均羟基官能度为2.7，可直接引入体系作为多元醇制得植物油基水性聚氨酯(吕斌,张鹤年,高党鸽.PDMS改性蓖麻油基水性聚氨酯的制备及防污性能[J].精细化工,2022,39(3):541
‑
547.)。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种兼具自修复和形状记忆功能的蓖麻油基水性聚氨酯薄膜的制备方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]一种兼具自修复和形状记忆功能的蓖麻油基水性聚氨酯薄膜的制备方法，其特殊之处在于：
[0009]由以下步骤实现：
[0010]步骤一：D
‑
A加成物的制备：
[0011]将10
‑
15重量份双马来酰亚胺、50
‑
60重量份三氯甲烷、5
‑
8重量份呋喃甲醇在干燥的100mL三口烧瓶中混合，于55
‑
60℃水浴条件下机械搅拌4
‑
5小时后形成均相产物；将得到的反应产物进行分离提纯，升温至65
‑
70℃旋蒸30
‑
40min，去除溶剂三氯甲烷得到D
‑
A加成产物；
[0012]步骤二：基于D
‑
A键的蓖麻油基水性聚氨酯薄膜的制备：
[0013]向250mL三口烧瓶中依次加入8
‑
10重量份干燥除水的蓖麻油、7.5
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8.5重量份异佛尔酮二异氰酸酯、1.5
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3.5重量份步骤一制备的D
‑
A加成物和0.15
‑
0.22重量份二月桂酸二丁基锡，升温至75
‑
80℃反应4
‑
4.5小时；然后降温至70
‑
75℃，加入0.5
‑
0.8重量份二羟甲基丙酸搅拌1.5
‑
2小时；再降温至45
‑
50℃后加入丙酮降黏，并加入0.4
‑
0.7重量份三乙胺继续搅拌20
‑
25min；降至室温后，加入35
‑
40重量份水进行高速剪切乳化得到基于D
‑
A键的蓖麻油基水性聚氨酯乳液；该乳液在聚四氟乙烯板中室温静置3
‑
5天得到具有自修复和形状记忆功能的薄膜。
[0014]上述的一种兼具自修复和形状记忆功能的蓖麻油基水性聚氨酯薄膜的制备方法，其特殊之处在于：
[0015]由以下步骤实现：
[0016]步骤一：D
‑
A加成物的制备：
[0017]将10重量份双马来酰亚胺、50重量份三氯甲烷、5重量份呋喃甲醇在干燥的三口烧瓶中混合均匀，于55℃水浴条件下机械搅拌5小时后形成均相产物；将得到的反应产物进行分离提纯，升温至65℃旋蒸40min，去除溶剂三氯甲烷得到D
‑
A加成产物；
[0018]步骤二：基于D
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A键的蓖麻油基水性聚氨酯薄膜的制备：
[0019]向250mL三口烧瓶中依次加入8重量份干燥除水的蓖麻油、7.5重量份异佛尔酮二异氰酸酯、1.5重量份步骤一制备的D
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A加成物和0.15重量份二月桂酸二丁基锡，升温至80℃反应4小时；然后降温至75℃，加入0.8重量份二羟甲基丙酸搅拌2小时；再降温至50℃后加入丙酮降黏，并加入0.7重量份三乙胺继续搅拌25min；降至室温后，加入40重量份水进行高速剪切乳化得到基于D
‑
A键的蓖麻油基水性聚氨酯乳液；该乳液在聚四氟乙烯板中室温静置5天得到具有自修复和形状记忆功能的薄膜。
[0020]上述的一种兼具自修复和形状记忆功能的蓖麻油基水性聚氨酯薄膜的制备方法，其特殊之处在于：
[0021]由以下步骤实现：
[0022]步骤一：D
‑
A加成物的制备：
[0023]将15重量份双马来酰亚胺、60重量份三氯甲烷、8重量份呋喃甲醇在干燥的三口烧瓶中混合，于60℃水浴条件下机械搅拌4小时后形成均相产物；将得到的反应产物进行分离提纯，升温至70℃旋蒸30min，去除溶剂三氯甲烷得到D
‑
A加成产物；
[0024]步骤二：基于D
‑
A键的蓖麻油基水性聚氨酯薄膜的制备：
[0025]向250mL三口烧瓶中依次加入10重量份干燥除水的蓖麻油、8.5重量份异佛尔酮二
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种兼具自修复和形状记忆功能的蓖麻油基水性聚氨酯薄膜的制备方法，其特征在于：由以下步骤实现：步骤一：D
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A加成物的制备：将10
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15重量份双马来酰亚胺、50
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60重量份三氯甲烷、5
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8重量份呋喃甲醇在干燥的100mL三口烧瓶中混合，于55
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60℃水浴条件下机械搅拌4
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5小时后形成均相产物；将得到的反应产物进行分离提纯，升温至65
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70℃旋蒸30
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40min，去除溶剂三氯甲烷得到D
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A加成产物；步骤二：基于D
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A键的蓖麻油基水性聚氨酯薄膜的制备：向250mL三口烧瓶中依次加入8
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10重量份干燥除水的蓖麻油、7.5
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8.5重量份异佛尔酮二异氰酸酯、1.5
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3.5重量份步骤一制备的D
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A加成物和0.15
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0.22重量份二月桂酸二丁基锡，升温至75
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80℃反应4
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4.5小时；然后降温至70
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75℃，加入0.5
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0.8重量份二羟甲基丙酸搅拌1.5
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2小时；再降温至45
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50℃后加入丙酮降黏，并加入0.4
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0.7重量份三乙胺继续搅拌20
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25min；降至室温后，加入35
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40重量份水进行高速剪切乳化得到基于D
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A键的蓖麻油基水性聚氨酯乳液；该乳液在聚四氟乙烯板中室温静置3
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5天得到具有自修复和形状记忆功能的薄膜。2.根据权利要求1所述的一种兼具自修复和形状记忆功能的蓖麻油基水性聚氨酯薄膜的制备方法，其特征在于：由以下步骤实现：步骤一：D
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A加成物的制备：将10重...

【专利技术属性】
技术研发人员：高党鸽，范怡，吕斌，张鹤年，郑驰，马建中，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：