[发明专利]一种水性温敏型聚氨酯及其制备方法

说明书

本发明涉及一种水性温敏型聚氨酯及其制备方法，制备方法的步骤如下：S1.将N‑异丙基丙烯酰胺与二乙醇胺按比例加入反应容器中，适当条下件得含有双羟基的温敏单体分子B2；S2.在装有冷凝回流装置的反应容器中按比例将聚碳酸酯二醇和二羟甲基丙酸溶于丙酮中，升温搅拌均匀后加入甲苯二异氰酸酯和催化剂，反应生成聚氨酯，再加入S1中得到的温敏性单体B2，反应2h以上，最后加入三乙胺中和后加水乳化，旋蒸除去丙酮，即得。本发明的有益效果为：首次以具有双羟基的温敏单体分子与聚氨酯链段结合，温敏单体B2分布于最终得到的温敏型聚氨酯的端部及中部，得到的温敏型聚氨酯的分子量不受限制，可得到链长较长的水性温敏型聚氨酯。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种水性温敏型聚氨酯及其制备方法。

背景技术

水性温敏型聚氨酯是一种新型的智能材料，其将聚氨酯(PU)优异的机械性能和温敏物质的温敏性结合在一起，具有良好的水溶性、环境污染小、不易燃烧、良好的粘黏性、高强度和良好的耐磨性等优点，此外还具有智能的温度刺激响应性、形状记忆效应等特点。近年来，水性温敏型聚氨酯成为了人们的研究热点，并在涂料、生物材料等方面得到广泛应用。

目前环境刺激响应高分子材料越来越引起人们的关注，当受到外界刺激时，此类分子材料会作出响应。作为智能材料在物质分离、药物输送、生物组织工程、智能微机器等方面已得到广泛应用。因此温敏型聚氨酯的研究开始兴起，该材料不仅具有普通聚氨酯优异的力学性能和耐溶剂性、耐老化性、耐低温性等特点，还具有温敏性、形状记忆能力、自修复等特性，当温度发生变化时，其粒子粒径、孔洞大小、透气性、吸水性、溶胀性能等也会随之改变,因此在膜材料、粘合剂、纺织材料、生物材料等方面能有重要应用。

现有技术中合成水性温敏型聚氨酯的方法通常是将聚氨酯链段与具有温度敏感特性的聚合物链段结合，该方法的不足之处在于需要分别合成上述两种聚合物链段，然后再进行接枝反应，合成方法较为复杂，生产成本高。中国发明专利CN106700026A公布了一种线性温敏型聚氨酯及其制备方法，尝试以具有温敏效果的单体分子对聚氨酯链段进行封端，得到的聚氨酯具有较好的温敏效果，合成方法简单、合成成本相对较低，一定程度上解决了现有技术中两种聚合物链段接枝制备温敏聚氨酯的不足，但是该方法仍有不足：因温敏单体分子仅只连接于聚氨酯链段的两端，为了具有较好的温敏效果，聚氨酯链段的长度就受到极大限制，故该方法仅适用于生产分子链较短的温敏型聚氨酯，而分子链较短的聚氨酯在机械强度、粘黏性及耐磨性等方面均有不同程序的降低，可能无法满足实际应用的要求。

发明内容

本发明提供一种水性温敏型聚氨酯及其制备方法，旨在使温敏型聚氨酯的制备方法变得简单、降低生产成本的同时保持其具有较好的温敏效果、机械强度、粘黏性及耐磨性等以满足实用要求。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种水性温敏型聚氨酯的制备方法，其包括如下步骤：

S1.将N-异丙基丙烯酰胺与二乙醇胺按照1:1.1-1.3的摩尔比加入反应容器中，氮气保护下，65-75℃下搅拌反应45-50h，得含有双羟基的温敏单体B2，反应方程式如下：

S2.在装有冷凝回流装置的反应容器中将摩尔比1.4-1.6:1的聚碳酸酯二醇和二羟甲基丙酸溶于丙酮中，在氮气保护下，升温至70-80℃搅拌均匀，然后加入甲苯二异氰酸酯和催化剂，70-80℃下反应3h以上，生成聚氨酯，其中甲苯二异氰酸酯与二羟甲基丙酸的摩尔比为3-4:1，再加入S1中得到的温敏单体B2，70-80℃下反应2h以上，其中温敏单体B2与二羟甲基丙酸的摩尔比为1:1，最后加入三乙胺中和后加水乳化，旋蒸除去丙酮，即得水性温敏型聚氨酯，反应方程式如下：

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下进一步的具体选择。

具体的，S2中的催化剂为二月桂酸二丁基锡且其与二羟甲基丙酸的摩尔比为1：6-8。