[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

说明书

本发明提供了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，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；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；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；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。本发明通过制备形状记忆水性聚氨酯，在将形状记忆水性聚氨酯与纤维素纳米晶的复合提高形状记忆水性聚氨酯的固定率和恢复率，进一步提高材料的力学性能。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其是涉及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。

背景技术

形状记忆聚合物是当今材料领域的研究热点之一,其研究和开发得到了科研人员和产业界的广泛关注。形状记忆聚氨酯被誉为“最有研究价值和应用价值的智能材料”。形状记忆水性聚氨酯在合成过程中以水替代有机溶剂，减少了有机溶剂的挥发，符合当今环保要求；形状记忆水性聚氨酯具有形状记忆性能、热稳定性等，而且在弹性模量、热膨胀性能和光学性能等方面的独到之处，使其在多领域得到实际应用。但形状记忆水性聚氨酯与形状记忆溶剂性聚氨酯相比，机械力学性能差，提高其力学性能是现实而重要的问题。

本发明专利涉及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，通过形状记忆水性聚氨酯与纤维素纳米晶复合，提高了材料的固定率和恢复率，并进一步提高其机械力学性能，这种材料是环境友好的。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供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，本发明制备得到的形状记忆水性聚氨酯/纤维素纳米晶复合材料具有较高的固定率和恢复率，同时具有良好的力学性能。

本发明提供了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，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；

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；

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；

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。

优选的，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。

优选的，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；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的一种或几种。

优选的，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；