[发明专利]一种聚脲自修复热塑性弹性体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚脲自修复热塑性弹性体及其制备方法。通过将含有动态二硫键的单体引入聚脲反应体系中，经真空脱泡、固化成型后得到具有自修复性能的聚脲热塑性弹性体。本发明的聚脲自修复热塑性弹性体组分为，以质量分数计，二异氰酸酯10~20份、聚丙二醇45~70份、扩链剂7~12份和催化剂和3~4份。本发明所述的自修复热塑性弹性体无需外部条件刺激和特定条件要求即可实现多次自我修复，且具有良好的力学性能。

技术领域

本发明涉及一种自修复热塑性弹性体的制备方法，具体涉及一种聚脲自修复热塑性弹性体及其制备方法，属于高分子材料制备领域。

背景技术

自修复材料是指具有自监控、自适应和自愈合性能，可自主地感知和修复表面或本身损伤的一类材料。自修复材料的自愈合性能可以在材料的使用过程中修补材料的损伤，显著地延长材料的寿命，提高材料的使用安全性。作为一种新型的仿生智能材料，自修复材料在一些重要的工程和特殊领域有着广泛的发展前景和重要的运用价值。

目前，研究较多的是基于氢键作用的自修复材料。氢键作为一种可逆非共价键，具有选择性、可逆性和协同性，使得材料具有多次自修复的能力，但是相比于共价键，氢键的键能较低，制备的自修复材料的性能较差。Nabarun等（Roy N, Buhler E, Lehn J. Doubledynamic self-healing polymers: supramolecular and covalent dynamic polymersbased on the bis-iminocarbohydrazide motif[J]. Polymer International, 2014,63(8): 1400-1405.）以硅氧烷基二醛和碳酰肼为原料合成氢键型自修复超分子聚合物，通过应力-应变实验测试了材料的自修复能力。研究表明，材料自修复效率达90%，但断裂强度较低，仅有0.5 MPa。此外，氢键型自修复材料在实现自愈时常常需要外部刺激，如需要光、热。中国发明专利CN106279619A报道了一种基于氢键作用热驱动自修复弹性体，该弹性体需要在70~80℃下4~6 h才能实现90%左右的自修复效率。氢键在材料自修复方面的应用虽然存在不足，但是作为分子间作用力，可以有效地提高材料的强度，如尼龙分子间存在大量的氢键，其强度优于其他高分子材料。近年来，二硫键用于自修复材料方面方兴未艾，利用含二硫键的芳香族制备的自修复材料需要在加热或光照下实现自愈合，而含有二硫键的芳香族可构建出在室温条件下，不需要其他外界刺激即可实现自愈合。

发明内容

本发明的目的是提供一种无需外部条件刺激和特定条件要求即可实现自修复的聚脲热塑性弹性体的制备方法，该聚脲热塑性弹性体可实现多次自我修复，具有良好的力学性能，可有效地解决氢键型自修复材料存在问题。

本发明的技术方案如下：

一种聚脲自修复热塑性弹性体，其结构如下:

。

上述聚脲自修复热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将二异氰酸酯和聚丙二醇混合搅拌均匀，加入催化剂，在温度为30~35℃的水浴中加热搅拌反应30~40 min，得到预聚体；

步骤2，将扩链剂的二甲基甲酰胺溶液和预聚体的二甲基甲酰胺溶液混合搅拌均匀，真空脱泡，固化成型，真空干燥至恒重，得到聚脲自修复热塑性弹性体。

优选地，步骤1中，所述的二异氰酸酯为1,6-六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯（MDI）、苯二亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯（TDI）、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、甲基环已基二异氰酸酯、HDI三聚体和IPDI三聚体中的一种或多种的混合物。

优选地，步骤1中，所述的聚二丙醇为聚丙二醇200、聚丙二醇400、聚丙二醇600、聚丙二醇1000、聚丙二醇1500和聚丙二醇2000中的一种或多种混合物。