【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机高分子材料，具体涉及一种物理化学双交联聚氨酯复合发泡材料的制备方法。
技术介绍
1、聚氨酯弹性体在外力作用下发生形变后可快速回复至初始形态，其具有粘弹性、高延展性、高韧性、抗冲击性等优势，因此广泛应用于阻尼器、可穿戴电子设备、医疗防护、冲击保护领域。然而，在长期恶劣工作环境下，弹性体不可避免地受到破坏，导致力学性能下降甚至功能性完全失效。许多研究者们致力于将动态共价键(如diels-alder键、二硫键、硼酸酯键、肟-氨基甲酸酯键等)或超分子作用(如氢键、金属配位键、离子相互作用、π-π堆积作用、主客体作用等)引入聚氨酯中以达到良好的自修复性能，延长使用寿命。但动态键的引入伴随着聚氨酯机械性能的下降，以及材料的严重蠕变。因此，将抗冲击性能与高韧性、快速自愈合集于超分子热塑性聚氨酯弹性体中仍然具有挑战性。
2、近年来为了平衡机械性能与自修复性能，研究者们提出了一系列策略引入氢键作为物理交联点或引入化学共价交联网络。li等人开发了一种由多重氢键作用与柔性脂环六元环连接组成的可愈合和可回收超分子弹性体，具有高断裂应力和韧性(adv.mater.2021,33,2101498)；shi等构建了多支链pu弹性体，并验证了支链pu弹性体优异的粘弹性、延展性和高导热性(material horizons,10(3)(2023)928-937)；mi等通过聚己内酯三醇与异氰酸酯原位合成了化学交联聚氨酯网络，通过长链交联阻碍分子链结晶，提升聚氨酯的韧性，使用成孔剂形成的多孔材料可应用于生物医学领域(chem.eng.
3、另外，聚氨酯泡沫具有高韧性和缓冲性能，可以吸收冲击能量并快速恢复其原始形状。超临界二氧化碳发泡技术作为一种环境友好型技术能大规模生产闭孔泡沫。虽然研究人员已经报道了在泡沫骨架上涂覆超分子材料从而提高泡沫的能量吸收效果，但是关于超分子弹性体的超临界发泡以及超分子复合弹性体的能量吸收性能的研究鲜有报道。
4、鉴于此，本专利技术将物理交联和化学交联结合，合成了具有物理交联与化学交联的双网络超分子pu弹性体。利用双交联网络的协同作用，使材料具备了独特的应变硬化特性，实现了超分子弹性体强度和韧性的同步提升，并且超分子弹性体具备优异的自修复能力和能量耗散特性。另外，通过共混相调控得到的复合材料经超临界二氧化碳发泡制备了超分子泡沫材料，有效结合了动态键的应变硬化特性以及泡孔结构的可压缩性，冲击防护效果明显提升。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种物理化学双交联聚氨酯复合发泡材料的制备方法，以解决现有的聚氨酯弹性体材料机械性能与使用寿命不能够兼顾的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种物理化学双交联聚氨酯复合发泡材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3、s1、物理化学双交联聚氨酯弹性体的制备
4、s11、氮气保护下，将二官能度异佛尔酮二异氰酸酯、催化剂和二官能度聚四氢呋喃加入反应烧瓶中，搅拌反应；
5、s12、将溶解于无水二甲基亚砜溶液中的二官能度n,n'-双(2-羟乙基)草酰胺滴入反应容器中，继续搅拌反应；
6、s13、将三官能度聚己内酯三醇加入容器，反应后得到物理化学双交联的超分子聚氨酯弹性体pbc；
7、s2、pbc/tpu复合材料的制备
8、将s1得到的超分子聚氨酯弹性体pbc与热塑性聚氨酯弹性体tpu进行共混，得到分子链相互缠绕的pbc/tpu复合材料；
9、s3、物理化学双交联聚氨酯复合发泡材料的制备
10、将s2制备的pbc/tpu复合材料采用超临界co2发泡，即可得到物理化学双交联聚氨酯复合发泡材料。
11、进一步地，所述的s1中，s11中的反应温度为70～80℃，反应时间为3～5h；s12中的反应温度为50～60℃，反应时间为3～5h；s13中的反应温度为50～60℃，反应时间为3～5h。
12、进一步地，所述的s11中，催化剂包括有二月桂酸二丁基锡、叔胺催化剂以及有机金属催化剂。
13、进一步地，所述的s13中，三官能度聚己内酯三醇的摩尔质量为2000g/mol。
14、进一步地，所述的s2中，pbc/tpu复合材料的制备，包括以下步骤：
15、s21、将s1制备的超分子聚氨酯弹性体pbc与热塑性聚氨酯弹性体tpu用四氢呋喃thf进行溶解、搅拌，得到均一复合物溶液；
16、s22、将s21得到的复合物溶液置于通风橱内，自然挥发除净四氢呋喃thf，得到分子链相互缠绕的pbc/tpu复合材料。
17、进一步地，所述的s21中，超分子聚氨酯弹性体pbc与热塑性聚氨酯弹性体tpu的质量比为1:9～3:7。
18、进一步地，所述的s3中，物理化学双交联聚氨酯复合发泡材料的制备，包括以下步骤：
19、s31、将s2所制备的pbc/tpu复合材料熔融热压，压制成密实形状；
20、s32、将s31制得的密实弹性体置于密闭的高压反应釜中，超临界二氧化碳发泡，泄压后即可得到物理化学双交联聚氨酯复合发泡材料。
21、进一步地，所述的s32中，超临界co2发泡的温度为110℃，压力为12mpa，气体浸泡时间为2h。
22、本专利技术的有益效果：
23、1、本专利技术通过引入n,n'-双(2-羟乙基)草酰胺(bho)作为物理交联点和聚己内酯三醇(pcl-三醇)作为化学交联点，采用一步法缩聚合成得到新型双网络高强度高耗能的冲击防护聚氨酯弹性体材料。bho中的双酰胺键形成双重氢键，酰胺键和氨基甲酸酯与酯键形成弱氢键，由此形成高密度氢键交联体系。pcl-三醇引入三支化交联点形成化学共价交联网络。凭借物理化学双交联网络，超分子聚氨酯弹性体不仅具有优异的自修复能力、高机械性能，还具有优异的能量耗散能力与冲击防护性能。
24、2、本专利技术利用共混相调控有效降低超分子聚合物的分子链流动性避免其发泡材料的蠕变行为，通过超临界co2发泡成型复合泡沫材料，有效结合了动态氢键的应变硬化吸能特性与多孔骨架的缓冲吸能特点，研发出拥有更稳定的泡孔结构和更优异的能量耗散能力的物理化学双交联聚氨酯弹性体，可应用于冲击保护领域。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种物理化学双交联聚氨酯复合发泡材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种物理化学双交联聚氨酯复合发泡材料的制备方法，其特征在于：所述的S1中，S11中的反应温度为70～80℃，反应时间为3～5h；S12中的反应温度为50～60℃，反应时间为3～5h；S13中的反应温度为50～60℃，反应时间为3～5h。
3.根据权利要求1所述的一种物理化学双交联聚氨酯复合发泡材料的制备方法，其特征在于：所述的S11中，催化剂包括有二月桂酸二丁基锡、叔胺催化剂以及有机金属催化剂。
4.根据权利要求1所述的一种物理化学双交联聚氨酯复合发泡材料的制备方法，其特征在于：所述的S13中，三官能度聚己内酯三醇的摩尔质量为2000g/mol。
5.根据权利要求4所述的一种物理化学双交联聚氨酯复合发泡材料的制备方法，其特征在于，所述的S2中，PBC/TPU复合材料的制备，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种物理化学双交联聚氨酯复合发泡材料的制备方法，其特征在于：所述的S21中，超分子聚氨酯弹性体PBC与热塑性
7.根据权利要求5所述的一种物理化学双交联聚氨酯复合发泡材料的制备方法，其特征在于，所述的S3中，物理化学双交联聚氨酯复合发泡材料的制备，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种物理化学双交联聚氨酯复合发泡材料的制备方法，其特征在于：所述的S32中，超临界CO2发泡的温度为110℃，压力为12MPa，气体浸泡时间为2h。
...【技术特征摘要】
1.一种物理化学双交联聚氨酯复合发泡材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种物理化学双交联聚氨酯复合发泡材料的制备方法，其特征在于：所述的s1中，s11中的反应温度为70～80℃，反应时间为3～5h；s12中的反应温度为50～60℃，反应时间为3～5h；s13中的反应温度为50～60℃，反应时间为3～5h。
3.根据权利要求1所述的一种物理化学双交联聚氨酯复合发泡材料的制备方法，其特征在于：所述的s11中，催化剂包括有二月桂酸二丁基锡、叔胺催化剂以及有机金属催化剂。
4.根据权利要求1所述的一种物理化学双交联聚氨酯复合发泡材料的制备方法，其特征在于：所述的s13中，三官能度聚己内酯三醇的摩尔质量为2000g/mol。
【专利技术属性】
技术研发人员：米皓阳，杨怡，秦自伟，钟伟鹏，董斌斌，刘春太，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。