[发明专利]一种自修复聚氨酯纳米复合材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种自修复聚氨酯纳米复合材料，其特征在于：包含以下组分，未经特殊说明，以下组分均为重量份数：

含Diels-Alder键的自修复聚氨酯粉末材料 100份；

导电纳米填料0.01～10份；

表面活性剂0～2份。

2.根据权利要求1所述的所述一种自修复聚氨酯纳米复合材料，其特征在于：所述导电纳米填料为多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、石墨烯、炭黑、纳米银、纳米金中的任一种。

3.根据权利要求1所述的所述一种自修复聚氨酯纳米复合材料，其特征在于：所述表面活性剂为月桂酸、硬脂酸、油酸、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、甘胆酸钠、二辛基琥珀酸磺酸钠、聚山梨酯、十二烷基磺酸钠、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、十二烷基磷酸酯钾、十二烷基磷酸酯、月桂基磺化琥珀酸单酯二钠中任一种。

4.根据权利要求1所述的所述一种自修复聚氨酯纳米复合材料，其特征在于：所述含Diels-Alder键的自修复聚氨酯粉末材料的制备方法包括以下步骤：

1)含Diels-Alder键的二元醇的制备：

将等物质量的呋喃(1)与马来酸酐(2)溶解在过量1,4-二氧六环中，室温下搅拌反应24h，将所得沉淀物经真空抽滤、乙醚洗涤、烘干，得到产物(3)；等物质量的产物(3)与醇胺在冰浴条件下分别溶于甲醇中，然后将两者混合并于70℃下搅拌回流反应24h，将反应混合液放入冰箱冷却结晶，经真空抽滤、乙醚洗涤、烘干，得到产物(4)；将产物(4)加入到过量的甲苯中，130℃下搅拌回流反应12h，然后将溶液过滤，滤液放入冰箱冷却结晶，经真空抽滤、乙醚洗涤、烘干，得到产物(5)；将等物质量的产物(5)与糠醇在80℃下，与过量甲苯中搅拌反应24h，将得到的沉淀物捣碎，经真空抽滤、乙醚洗涤、烘干，得到产物(6)，即为含Diels-Alder键的二元醇；

2)异氰酸根封端的聚酯或聚醚的制备，此处组分均为物质的量份数：

将100份的二异氰酸酯与45-55份的聚酯或聚醚多元醇搅拌均匀，在氮气保护下于75-85℃搅拌反应2h，得到异氰酸根封端的聚酯或聚醚，密封备用；

3)含Diels-Alder键的自修复聚氨酯粉末材料的制备，此处组分均为物质的量份数：

将100份异氰酸根封端的聚酯或聚醚、125份含Diels-Alder键的二元醇和17份二异氰酸酯三聚体溶于无水1,4-二氧六环中，将混合物在减压条件下脱气，然后浇铸入敞口的聚四氟乙烯模中，将其放置在80℃烘箱中固化96h，得到含Diels-Alder键的聚氨酯；最后进一步将其制备成粒径为10-150μm的含Diels-Alder键的自修复聚氨酯粉末材料。

5.根据权利要求4所述的所述一种自修复聚氨酯纳米复合材料，其特征在于：所述制备步骤1)中醇胺为甲醇胺、乙醇胺、正丙醇胺、异丙醇胺、4-氨基正丁醇、6-氨基正己醇和二甘醇胺中任一种。

6.根据权利要求5所述的所述一种自修复聚氨酯纳米复合材料，其特征在于：所述制备步骤2)中二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的任一种；

聚酯多元醇为聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸乙二醇丙二醇酯、聚己二酸乙二醇丁二醇酯、聚ε-己内酯二醇中的任一种；

聚醚多元醇为聚环氧丙烷均聚醚多醇、聚环氧乙烷均聚醚多醇、四氢呋喃均聚醚多醇中的任一种。

7.根据权利要求6所述的所述一种自修复聚氨酯纳米复合材料，其特征在于：所述制备步骤3)中二异氰酸酯三聚体为六亚甲基二异氰酸酯三聚体、甲苯二异氰酸酯三聚体、二苯基甲烷二异氰酸酯三聚体中的任一种。

8.根据权利要求7所述的所述一种自修复聚氨酯纳米复合材料，其特征在于：所述制备步骤3)中制备粉末的方法为机械研磨法、喷雾干燥法、冷冻粉粹法、溶剂沉淀法中的任一种。