[发明专利]基于氨基甲酸叔醇酯交换的类玻璃聚氨酯弹性体、制备方法及应用

说明书

本发明属于弹性体技术领域，具体地涉及一种基于氨基甲酸叔醇酯交换的类玻璃聚氨酯弹性体、制备方法及应用，基于氨基甲酸叔醇酯交换的类玻璃聚氨酯弹性体，由以下质量份的原料制备而成：聚合物二元醇45～60份、二异氰酸酯15～30份、多异氰酸酯2～12份、扩链剂8～20份；其中，所述扩链剂为二元叔醇。本发明采用二元叔醇的扩链剂、多异氰酸酯、聚合物二元醇、二异氰酸酯为原料，制得的基于氨基甲酸叔醇酯交换的类玻璃聚氨酯弹性体，力学性能好，拉伸强度可达到20MPa，在100～120℃范围内无需催化剂的条件下实现可逆交换，从而达到再加工或塑形的目的，能用于柔性电子器件和生物医用材料。

技术领域

本发明属于弹性体技术领域，具体地涉及一种基于氨基甲酸叔醇酯交换的类玻璃聚氨酯弹性体、制备方法及应用。

背景技术

高分子材料按照加工性能可分为热塑性材料和热固性材料，其中热塑性材料可重复加工使用，其耐热性与尺寸稳定性相对较差；而热固性材料具有优良的耐热性、尺寸稳定性和力学性能，但由不可逆共价键形成的交联结构使其不溶不熔，因而难以重复使用。为解决二者间的矛盾，向高分子材料中引入可交换的动态共价键进行交联而得到类玻璃高分子，它具有常温热固性和高温可塑性，能达到将热塑性材料的加工性能和热固性材料的力学性能相结合的目的，因而受到了广泛关注。

近年来，酯交换、碳酸酯交换、氨基甲酸酯交换、胺/亚胺交换、N-烷基交换、烯烃易位、硅氧、硼氧和二硫键等动态共价键相继被报道。Leibler等采用双酚A缩水甘油醚与固化剂多元酸或酸酐制备了环氧树脂类玻璃高分子，利用醋酸锌或乙酰乙酸锌催化酯交换从而实现了环氧树脂的再加工，但再加工温度高于150℃。Chen等为了降低再加工或塑形温度，在环氧树脂中引入了二硫键，结果发现，交联环氧树脂在双动态共价键的协同作用下，可以在100℃条件下实现再加工或塑形，但其力学强度小于2MPa。以上所述类玻璃高分子常温下不溶于溶剂，具有热固性，但当力学性能较好时其再加工或塑形温度相对较高，而降低再加工或塑形温度时则会牺牲材料的力学性能，即再加工或塑形温度与力学性能之间存在一定的矛盾。因此，制备再加工或塑形条件温和的力学性能优异的类玻璃高分子存在巨大挑战。

聚氨酯是由聚合物多元醇、多异氰酸酯、小分子多元醇等形成的具有氨基甲酸酯重复单元的硬软嵌段聚合物，它具有优异的力学性能，而且氨基甲酸酯能表现出动态共价键的特点。Zheng等利用氨基甲酸伯醇酯交换实现热固性聚氨酯的再赋，但再塑形温度依然高于130℃，而且使用了催化剂。

目前，关于类玻璃聚氨酯弹性体，有相关文献报道，但需要很高的条件如180℃，还未见到含有氨基甲酸叔醇酯结构的类玻璃聚氨酯弹性体。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种基于氨基甲酸叔醇酯交换的类玻璃聚氨酯弹性体，力学性能好，100～120℃范围内无需催化剂的条件下实现可逆交换，从而达到再加工或塑形的目的。

本发明的目的之二在于提供一种基于氨基甲酸叔醇酯交换的类玻璃聚氨酯弹性体的制备方法，反应步骤少，无需添加催化剂，易于调节。

本发明的目的之三在于提供一种基于氨基甲酸叔醇酯交换的类玻璃聚氨酯弹性体的应用。

本发明实现目的之一所采用的方案是：一种基于氨基甲酸叔醇酯交换的类玻璃聚氨酯弹性体，由以下质量份的原料制备而成：

其中，所述扩链剂为二元叔醇。

本发明通过采用以上原料，特别是采用二元叔醇类扩链剂制备的类玻璃聚氨酯弹性体的再赋形实验的机理不是加热熔融成流体，相反是不能熔融的，而是基于氨基甲酸叔醇酯的交换反应。

基于氨基甲酸叔醇酯交换的类玻璃聚氨酯弹性体中氨基甲酸叔醇酯发生交换反应的机理如下：