[发明专利]一种机械性能可控且具有自修复能力的聚氨酯材料及其制备方法

说明书

一种机械性能可控且具有自修复能力的聚氨酯材料，属于聚氨酯材料技术领域，由A料、B料、C料和D料组成，A料为0.003～0.007mol聚酯多元醇，B料由0.010mol二官能度异氰酸酯和0.10mL二月桂酸二丁基锡组成，C料由0.003～0.007mol二官能度环氧丙烯酸酯份和30mL无水丙酮组成，D料为紫外光引发剂，其质量为A料、B料和C料质量和的2～5％。可以通过调控反应物的比例以及光固化时间对材料力学性能进行调控，从而可以满足不同需求，同时，材料具有一定程度的自修复能力，可以拓宽应用领域。

技术领域

本发明属于聚氨酯材料技术领域，具体涉及一种机械性能可控且具有自修复能力的聚氨酯材料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯广泛应用于涂料、胶粘剂、密封剂、泡沫塑料、仿生材料等领域，具有优异的综合性能。通常，聚氨酯是由二异氰酸酯、多元醇和扩链剂合成的。其中，二异氰酸酯和扩链剂组成硬段结构区域，多元醇组成软段结构区域。硬段结构区域和软段结构区域是聚氨酯材料性能的基础。因此，不同的反应物的选择将会影响碱性聚氨酯材料的性能。除此之外，不同的反应物也可以赋予聚氨酯材料不同的性能。聚氨酯涂料中加入的丙烯酸单体在紫外光照射下会发生交联，从而形成交联网络结构。在反应中加入水可导致聚氨酯泡沫塑料的多孔结构形成。聚氨酯的生物相容性为生物材料提供了可能性。此外，聚氨酯中会有氢键，使聚氨酯具有自修复和形状记忆能力。在聚氨酯中，引入双S键、Diels-Alder键或其他动态键也能导致自修复能力。因此，聚氨酯的选择性反应物的普遍性和多样性导致了各种用途的。

当一种材料被使用时，力学性能是基本和重要的性能指标。对于聚氨酯来说，力学性能同样是一个重要的性能指标。一般而言，硬段结构区域不仅具有较高的玻璃化转变温度和熔化温度，它赋予了聚氨酯材料硬度。而玻璃化温度较低的软段结构区域则为聚氨酯赋予了弹性。除此之外，氢键和结晶也会影响聚氨酯材料力学性能。结晶作用对力学性能的影响是众所周知的。而氢键可以降低微相分离，增强硬段结构区域域，从而改变聚氨酯材料的力学性能。综上所述，众多因素同时影响着聚氨酯材料的力学性能，这也就为调控聚氨酯力学性能提供了可能性。

通常，人们希望某一个材料的机械性能达到相应水平，从而实现某一应用。虽然目标比较单一化且明确，但是通常会造成一种材料只能用于某一领域。这将导致人们在有新的需求时需要寻找新的材料。毫无疑问，研发过程是一个费时又费钱的过程。这就是为什么一种可以在几个领域使用的材料很受欢迎。正如我们上面所说的，聚氨酯材料是一种理想的材料。首先聚氨酯已经得到广泛的应用，证明聚氨酯其功能可多样化。其次聚氨酯的特征基团是氨基甲酸酯键，虽然它们是由不同的二异氰酸酯、多元醇和扩链剂合成的，但是不同的聚氨酯在本质上是相似的，这使得相同的聚氨酯材料有可能被应用于多个领域。然而，不同领域对聚氨酯材料的力学性能有着不同的要求。因此，理想的聚氨酯材料必须具有可调控的机械性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种机械性能可控且具有自修复能力的聚氨酯材料及其制备方法。

一种机械性能可控且具有自修复能力的聚氨酯材料，由A料、B料、C料和D料混合后经紫外光下照射后得到，A料为0.003～0.007mol聚酯多元醇，B料由0.010mol二官能度异氰酸酯和0.10mL二月桂酸二丁基锡组成，C料由0.003～0.007mol二官能度环氧丙烯酸酯份和30mL无水丙酮组成，D料为紫外光引发剂，其质量为A料、B料和C料质量和的2～5％。

一种机械性能可控且具有自修复能力的聚氨酯材料的制备方法，其步骤如下：

1)将A料加入到反应容器中，在105～115℃油浴条件下抽真空排气0.5～3小时，真空度为0.1MPa；

2)将B料加入到上述反应体系中，在氮气保护、70～90℃油浴条件下反应3～5小时；

3)将C料加入到上述反应体系中，在氮气保护、50～70℃油浴条件下反应至二官能度异氰酸酯反应完全；