一种聚氨酯弹性体的制备方法技术

本发明专利技术为一种聚氨酯弹性体的制备方法。该方法首先以3，3'

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯弹性体的制备方法


[0001]本专利技术属于聚氨酯弹性体
，具体涉及一种聚氨酯弹性体的制备方法。

技术介绍

[0002]水性聚氨酯具有优良的机械性能和自固化性能，且可大大减少有机溶剂的挥发，这对环境友好型应用非常重要，因此其被广泛用于家具、生物医学和可穿戴设备。然而，在其使用过程中，会不可避免地受到一些损伤，特别是内部裂纹或局部损伤会导致材料性能迅速恶化，从而带来极大的安全隐患。因此，新一代的聚氨酯材料应具有良好的愈合和回收能力，以降低使用成本，延长使用寿命。
[0003]近年来，二硫键和酰腙键因反应条件温和、副反应少等优点受到越来越多的关注。Nevejans等人通过引入芳香族二硫键的二元醇制备了具有较高机械性能的热塑性聚氨酯，该二元醇可以在高温下诱发自愈(European Polymer Journal,2019,112:411
‑
422.)；Schubert等人报告了一种基于酰基腙键交换的共价交联聚合物，这种材料可以在125℃下愈合长达1cm的深度划痕(Advanced Functional Materials,2015,25(22):3295
‑
3301.)。然而，这都需要在高温下自愈，而且典型的自愈合聚氨酯存在着高机械性能和高自愈合效率之间互相冲突的问题，即提高机械强度所需的高链刚度和缠结与修复损伤所需的高链扩散性和动态键交换相冲突。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的为针对当前技术中存在的不足，提供一种聚氨酯弹性体的制备方法。该方法首先以3，3'
‑
二硫代双(丙酰肼)和带有一个醛基、一个羟基且两个官能团相邻的苯环化合物合成了带有二硫键和酰腙键的希夫碱扩链剂(PD)，以此扩链剂制备的水性聚氨酯弹性体可解决典型自愈合聚氨酯优异机械性能和高自愈率之间难以协调的问题。本专利技术得到的聚氨酯弹性体具有光致发光特性，能够通过监测裂缝处荧光强度的变化来跟踪其自愈过程，可以有效避免裂缝的积累，提高弹性体的实用性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0006]一种聚氨酯弹性体的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0007]第一步，将3，3'
‑
二硫代双(丙酰肼)(DPH)溶解在乙醇中，随后滴加到化合物A中；将所得混合物搅拌并回流2
‑
7h，用乙醇洗涤后，在30
‑
100℃下减压干燥，得到的白色粉末，为含有二硫键和酰腙键的希夫碱(PD)扩链剂；
[0008]其中，所述的DPH和化合物A的质量比为1：0.3～1；每10
‑
50mL乙醇加入1～5g DPH；所述的化合物A为带有一个醛基、一个羟基且两个官能团相邻的苯环化合物；
[0009]第二步，将化合物B和化合物C注入反应器中，随后加入2，2
‑
二羟甲基丙酸和化合物D，氮气气氛下反应1
‑
4h，然后加入PD扩链剂、化合物E和催化剂，加热至60
‑
90℃，继续反应3
‑
8h；反应温度降至20
‑
50℃后，加入三乙胺继续反应0.5～3h；最后，将得到的预聚物与去离子水在1000
‑
2000rpm的高速剪切分散下乳化1
‑
4h，得到WPU
‑
PD乳液；
[0010]其中，所述的化合物B、化合物C、2，2
‑
二羟甲基丙酸、化合物D、PD扩链剂、化合物E、催化剂、三乙胺的质量比为1：0.2～1：0.1～0.5：0.3～2：0.01～0.09：0.01～0.09：0.006～0.015：0.05～0.2；所述的化合物B为聚醚或聚酯中的一种或多种；所述的化合物C为二异氰酸酯中的一种或多种；预聚物与去离子水的质量比为1：2～6；
[0011]所述的化合物D为溶剂；所述的化合物E为二醇类扩链剂；
[0012]第三步，将WPU
‑
PD乳液直接滴在基材上，涂覆厚度为40～60μm，在室温下干燥24
‑
72h后，在40
‑
90℃下脱水8
‑
18h，得到聚氨酯弹性体。
[0013]第一步中所述的化合物A为水杨醛、5
‑
甲基水杨醛、3
‑
甲氧基水杨醛、3
‑
乙氧基邻羟基苯醛中的一种或多种。
[0014]第二步中所述化合物B为聚丙二醇、聚四亚甲基醚二醇、聚己二酸新戊二醇酯、聚己基碳酸酯二醇中的一种或多种；
[0015]所述化合物C为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、1，5
‑
萘二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯中的一种或多种；
[0016]所述化合物D为四氢呋喃、N
‑
甲基吡咯烷酮、N，N
‑
二甲基甲酰胺、N，N
‑
二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的一种或多种；
[0017]所述化合物E为乙二醇、丙二醇、1，4
‑
丁二醇、1，2
‑
丙二醇、己二醇等扩链剂；
[0018]所述催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、环烷酸锌、钛酸四异丁酯中的一种或多种。
[0019]第三步中所述基材为玻璃片、马口铁、皮革或织物中的一种。
[0020]一种含有二硫键和酰腙键的希夫碱(PD)扩链剂，该扩链剂的结构式如下：
[0021][0022]其中，R1为H、
‑
CH3、
‑
CH2CH3或
‑
OCH3、
‑
OCH2CH3；R2为H、
‑
CH3、
‑
CH2CH3或
‑
OCH3、
‑
OCH2CH3；R3为H、
‑
CH3、
‑
CH2CH3或
‑
OCH3、
‑
OCH2CH3；R4为H、
‑
CH3、
‑
CH2CH3或
‑
OCH3、
‑
OCH2CH3。
[0023]本专利技术的实质性特点为：
[0024]本专利技术通过引入带有二硫键和酰腙键的希夫碱扩链剂(PD)，利用酰腙形成的氢键作为物理交联点，促进聚氨酯的微相分离，提高弹性体的热稳定性、抗拉强度和韧性，将各种动态键整合在一起，赋予分子链更快的流动性。得到的聚氨酯弹性体，为解决优异的机械性能与高自愈合效率之间相矛盾的问题提供了新思路，也为检测裂缝和监测裂缝愈合情况推出了新举措。
[0025]本专利技术的有益效果为：
[0026]其一，本专利技术通过以二硫键和酰腙键的希夫碱(PD)作为扩链剂制备了水性聚氨酯(WPU)弹性体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯弹性体的制备方法，其特征为该方法包括如下步骤：第一步，将3，3'
‑
二硫代双(丙酰肼)(DPH)溶解在乙醇中，随后滴加到化合物A中；将所得混合物搅拌并回流2
‑
7h，用乙醇洗涤后，在30
‑
100℃下减压干燥，得到的白色粉末，为含有二硫键和酰腙键的希夫碱(PD)扩链剂；其中，所述的DPH和化合物A的质量比为1：0.3～1；所述的化合物A为带有一个醛基、一个羟基且两个官能团相邻的苯环化合物；每10
‑
50mL乙醇加入1～5g DPH；第二步，将化合物B和化合物C注入反应器中，随后加入2，2
‑
二羟甲基丙酸和化合物D，氮气气氛下反应1
‑
4h，然后加入PD扩链剂、化合物E和催化剂，加热至60
‑
90℃，继续反应3
‑
8h；反应温度降至20
‑
50℃后，加入三乙胺继续反应0.5～3h；最后，将得到的预聚物与去离子水分散下乳化1
‑
4h，得到WPU
‑
PD乳液；其中，所述的化合物B、化合物C、2，2
‑
二羟甲基丙酸、化合物D、PD扩链剂、化合物E、催化剂、三乙胺的质量比为1：0.2～1：0.1～0.5：0.3～2：0.01～0.09：0.01～0.09：0.006～0.015：0.05～0.2；所述的化合物B为聚醚或聚酯中的一种或多种；所述的化合物C为二异氰酸酯中的一种或多种；预聚物与去离子水的质量比为1：2～6；所述的化合物D为溶剂；所述的化合物E为二醇类扩链剂；第三步，将WPU
‑
PD乳液直接滴在基材上，涂覆厚度为40～60μm，在室温下干燥24
‑
72h后，在40
‑
90℃下脱水8
‑
18h，得到聚氨酯弹性体。2.如权利要求1所述的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征为第一步中所述的化合物A为水杨醛、5
‑
甲基水杨醛、3
‑
甲氧基水杨醛、3
‑
乙氧基邻羟基苯醛中的一种或多种。3.如权利要求1所述的聚氨酯弹性体的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘明旺，祝雪玲，周晨，袁金凤，张广林，潘志成，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：