[发明专利]热可逆交联聚氨酯

说明书

本文所述的聚合物组合物包括由包括：(i)含有至少一个呋喃官能团的羟基封端中间体；和(ii)多异氰酸酯组分的混合物获得的反应产物。该聚合物组合物可进一步包括聚马来酰亚胺化合物，其可以(a)作为所述聚合物组合物的组分加入，(b)并入含有至少一个呋喃官能团的羟基封端中间体的结构中，或(c)两者。所得聚合物组合物能够热可逆交联。还描述了制造这样的聚合物组合物的方法、利用呋喃官能团和聚马来酰亚胺化合物热可逆提高和/或降低聚合物组合物中的交联量的方法和使用所述含呋喃官能团的材料制备能够热可逆交联的聚合物组合物的方法。

背景

本技术涉及可被归类为“智能材料”和在一些情况下被归类为自修复材料的热可逆交联聚氨酯。

智能材料是被设计成具有一种或多种可通过外部条件或刺激，包括温度、湿度、磁场等以受控方式改变的性质的材料。有许多类型的智能材料，包括温度响应性聚合物和自修复材料。温度响应性聚合物在温度变化时发生显著变化，其中该变化通常是该聚合物在溶剂中的溶解度，但也可以是其它性质。自修复材料具有修复由正常使用造成的损伤的固有能力，以使该材料和由其制成的产品的使用寿命更长。

对于没有智能和/或自修复性质的更多传统材料，裂纹和其它类型的损伤(甚至在微观层面上)的引发已表明改变该材料的物理性质，因此损害由该材料制成的部件和/或产品的性能。

通常，修复裂纹和类似损伤的唯一手段是用手修复它们，这在裂纹难以检测时通常不令人满意。固有地修复由正常使用造成的损伤的材料可通过更长的部件寿命、减轻由降解造成的随时间经过的低效性而降低许多不同的工业方法的生产成本，以及防止由材料失效引发的成本。此外，能以可控和可逆方式显著改变其一种或多种性质的聚合物与更多传统的材料相比提供显著优点。该材料在其它产品的构造中的使用方式具有大得多的灵活性，可以设计该产品以确保所涉性质的可逆性和可控性，以带来对更多传统的材料而言不可能的性能和最终用途。

例如，热可逆聚合物可用于鞋模制用途；在该材料的更低或使用温度下，该聚合物就像交联网络一样表现出足够的机械性质和改进的抗变定性(set resistance)，但不同于热固性聚合物，其在更高温度下变成热塑性和可再循环。

对智能材料，包括自修复材料的兴趣越来越大。这种兴趣包括对热可逆交联聚氨酯的需要。

概述

所公开的技术提供一种聚合物组合物，其包括由包括：(i)含有至少一个呋喃官能团的羟基封端中间体；和(ii)多异氰酸酯组分的反应混合物获得的反应产物。

所公开的技术提供所述聚合物组合物，其中其进一步包括聚马来酰亚胺化合物。所述聚马来酰亚胺化合物可以(a)作为所述聚合物组合物的组分加入，(b)并入含有至少一个呋喃官能团的羟基封端中间体的结构中，或(c)(a)和(b)。所得聚合物组合物能够热可逆交联。

所公开的技术提供所述聚合物组合物，其中含有至少一个呋喃官能团的羟基封端中间体包括含有至少一个呋喃官能团的聚醚多元醇、含有至少一个呋喃官能团的聚酯多元醇、含有至少一个呋喃官能团的聚碳酸酯多元醇、含有至少一个呋喃官能团的聚酰胺多元醇或它们的任何组合。所述反应混合物可进一步包括(iii)至少一种不含呋喃基团的扩链剂。在这样的实施方案中，含呋喃官能团的组分充当所述聚合物的多元醇组分，而不含呋喃基团的组分是传统扩链剂。

所公开的技术提供所述聚合物组合物，其中含有至少一个呋喃官能团的羟基封端中间体包含具有大约2至大约10个碳原子的短链二醇扩链剂、具有大约2至大约10个碳原子的短链胺扩链剂或它们的任何组合。所述反应混合物可进一步包括(iii)至少一种不含呋喃基团的多元醇化合物。在这样的实施方案中，含呋喃官能团的组分充当所述聚合物的扩链剂，而不含呋喃基团的组分是传统多元醇组分。

所公开的技术提供所述聚合物组合物，其中含有至少一个呋喃官能团的羟基封端中间体包括下列结构所示的化合物：

其中R是烃基且n是1至20的整数。

所公开的技术提供所述聚合物组合物，其中含有至少一个呋喃官能团的羟基封端中间体包括至少一种下列结构所示的化合物：