[发明专利]一种无色高透明、高拉伸、耐撕裂的室温自修复聚脲弹性体及制备方法

说明书

本发明提供了一种无色透明、高拉伸、耐撕裂的室温自修复聚脲弹性体，所述聚脲弹性体的重复结构单元如下式I所示。该聚脲弹性体是由以下原料为单体聚合得到的：二异氰酸酯、两官能度聚醚胺和三官能度聚醚胺，其中，所述两官能度聚醚胺：三官能度聚醚胺的摩尔比为(1～3)：1。本发明提供的聚脲弹性体断裂伸长率高达1600％以上，耐撕裂伸长率高达800％以上，耐撕裂能高达12500J/m²以上，透光率高达90％以上；25℃下修复6小时的自修复效率高达100％以上。本发明提供的聚脲弹性体同时具有优异的力学性能、自修复能力和透光率，在光电智能电子设备、透明保护膜、透明电子皮肤等领域具有非常广阔的应用潜力和前景。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种无色高透明、高拉伸、耐撕裂的室温自修复聚脲弹性体及制备方法。

背景技术

自修复高分子材料可通过自行修复损伤来应对外界机械物理损伤，从而使其可靠性和使用寿命周期得到提升。近年来随着人工智能方向的蓬勃发展，自修复材料尤其是自修复弹性体作为智能电子设备的载体材料，可有效修复物理损伤，延长使用周期，同时还能恢复功能性，因此，自修复弹性体作为基体的功能复合材料，在电子皮肤、传感器、涂层等领域得到了广泛关注。

将自修复弹性体应用于智能电子设备，要使其发挥稳健可靠的功能和高效的修复能力，不仅要求自修复弹性体应具备良好的机械性能，以适应复杂环境条件下功能可靠性，而且要求其具备高效的自修复能力，以及温和的修复条件，以便在节约资源同时也保护环境。同时，考虑到智能电子设备的美观性，以及电子显示屏、光学保护薄膜对透明性的高要求，自修复弹性体也被要求具有较高的透光率。因此，制备出一种能够同时具有优异的自修复性能、力学强度和透光率的自修复弹性体在智能电子设备、电子显示屏、光学保护薄膜等领域具有非常重要的意义。

然而，高分子材料的自修复能力和力学性能对链段运动具有竞争性的依赖关系，已经报道的高分子自修复弹性体很难同时提高修复性能和力学强度。

聚脲弹性体是由异氰酸酯组分(A组分)与氨基化合物组分(B组分，包含端氨基聚醚和多元胺等)反应生成的一种嵌段聚合物。由于聚脲弹性体具有优良的物理化学性能，以及能通过软硬段的比例变化进行性能调节，具有柔韧性好、防水性能和耐腐蚀性能优异等优点，近年来聚脲弹性体受到了人们的广泛关注。但是未见同时具有优异的自修复性能、力学强度和透光率的自修复弹性体相关的报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种无色高透明、高拉伸、耐撕裂的室温自修复聚脲弹性体及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种无色透明、高拉伸、耐撕裂的室温自修复聚脲弹性体，所述聚脲弹性体的重复结构单元如下式I所示：

其中，R₁为两官能度聚醚胺去掉两端的-NH₂后剩余的基团，R₂是三官能度聚醚胺去掉三端的-NH₂后剩余的基团，R₃是二异氰酸酯去掉两端的-CNO后剩余的基团，R₄是二异氰酸酯去掉两端的-CNO后剩余的基团。

进一步地，所述两官能度聚醚胺的数均分子量为400～4000g/mol，优选为2000g/mol；所述三官能度聚醚胺的数均分子量为400-5000g/mol，优选为440g/mol；

和/或，所述两官能度聚醚胺选自带2个端氨基的以下聚醚胺：端氨基聚氧化丙烯醚、端氨基聚氧化乙烯醚或者端氨基氧化丙烯醚和氧化乙烯醚的共聚物；优选地，所述两官能度聚醚胺为聚氧化丙烯醚二胺；

和/或，所述三官能度聚醚胺选自带3个端氨基的以下聚醚胺：端氨基聚氧化丙烯醚、端氨基聚氧化乙烯醚或者端氨基氧化丙烯醚和氧化乙烯醚的共聚物；优选地，所述三官能度聚醚胺为聚氧化丙烯醚三胺。