[发明专利]一种形状记忆水性聚氨酯/纤维素纳米晶复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种形状记忆水性聚氨酯/纤维素纳米晶复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

A)将大分子二元醇加热脱水后与二异氰酸酯搅拌反应，得到第一预聚体；所述大分子二元醇占水性聚氨酯的质量百分比为50％～80％；所述水性聚氨酯的质量不包括水；

B)将第一预聚体与溶剂、小分子二醇扩链剂、亲水扩链剂、封端剂和催化剂反应得到第二预聚体；所述小分子二醇扩链剂选自乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1，5-戊二醇，一缩二乙二醇和1,4-环己二醇中的一种或多种；所述亲水扩链剂选自二羟甲基丙酸和二羟甲基丁酸中的一种或两种；所述亲水扩链剂占水性聚氨酯质量百分比为2％～10％；所述的封端剂与二异氰酸酯的摩尔比为(0-0.5)：1；所述的催化剂用量占聚氨酯总质量的0.01～5％；

C)将第二预聚体与中和剂中和，再在去离子水中与二胺扩链剂反应，分散乳化后，脱去溶剂，得到形状记忆水性聚氨酯乳液；所述二胺扩链剂选自乙二胺、1,6-己二胺、4,4’-二氨基-3,3’-二氯二苯甲烷和异佛尔酮二胺中的一种或几种；所述的中和剂与亲水性扩链剂的摩尔比为0.5～2.5；

所述大分子二元醇、二异氰酸酯、小分子二醇扩链剂和亲水扩链剂的总和与二胺扩链剂的摩尔比为1：(4～30)：(2～20)：(1～10)；

D)将纤维素纳米晶粉末分散液与形状记忆水性聚氨酯乳液混合，超声分散均匀，得到形状记忆水性聚氨酯/纤维素纳米晶复合材料；所述纤维素纳米晶与水性聚氨酯的质量比为(1～40)：100。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述大分子二元醇选自聚醚二元醇和聚酯二元醇中的一种或几种；其中所述的聚醚二元醇为聚乙二醇、聚丙二醇和聚四氢呋喃醚二醇中的一种或几种；所述的聚酯二元醇为聚己内酯二醇、聚己二酸乙二酯二醇、聚己二酸-1,3-丙二酯二醇、聚己二酸-1,4-丁二酯二醇和聚碳酸酯二醇中的一种或几种；所述大分子二元醇的分子量为2000～15000。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯和4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

所述封端剂选自乙醇、异丙醇、2-呋喃甲醇、2-呋喃乙醇、2-呋喃丙醇、苯甲醇、苯乙醇和亚硫酸氢钠中的至少一种；

所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二丁基氧化锡、羧酸钾、吡啶、N,N’-二甲基吡啶、三乙醇胺、三乙胺、N,N-二甲基环己胺和三乙烯二胺中的一种或几种；

步骤B)所述溶剂为丙酮、丁酮和四氢呋喃中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述中和剂选自三乙胺、三丙胺、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、醋酸钠、焦磷酸钠、碳酸钠、氨水、AMP-95、二乙醇胺和三乙醇胺的一种或几种；

所述的纤维素纳米晶为粉末，三维尺寸中至少有一维尺寸小于等于100nm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A)所述加热脱水温度为80～150℃；脱水时间为0.5～5h；脱水的真空度小于1Kpa；所述搅拌反应温度为40～120℃；所述反应时间为0.5～8h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤B)所述反应温度为40～75℃；所述反应时间为2～12h；步骤C)所述中和温度为25～70℃；所述中和时间为0.1～6h；步骤D)所述混合温度为25～35℃；所述混合时搅拌速度为7200rpm以上。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述形状记忆水性聚氨酯乳液的粒径为50～500nm；所述形状记忆水性聚氨酯乳液的固含量为5％～40％。

9.一种形状记忆水性聚氨酯/纤维素纳米晶复合材料，由权利要求1～8任意一项所述的制备方法制备得到。