[发明专利]一种光固化水性聚氨酯乳液及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种光固化水性聚氨酯乳液，由包括以下组分的原料制备而成：异佛尔酮二异氰酸酯25～35重量份；聚四氢呋喃二醇40～60重量份；二月桂酸二丁基锡0.05～0.15重量份；二羟甲基丙酸4～6重量份；三乙胺3～5重量份；无水乙二胺0.5～2重量份；光固化单体0.5～10重量份；自修复单体3～8重量份；对羟基苯甲醚0.001～0.01重量份；水，所述水的用量为使乳液固含量为25wt.％～35wt.％时的用量；所述自修复单体为2‑氨基‑4‑羟基‑6‑甲基嘧啶。与现有技术相比，本发明提供的光固化水性聚氨酯乳液采用特定含量组分，根据分子结构设计进行聚合，并实现良好的相互作用，使该光固化水性聚氨酯乳液得到的固化膜兼具优异的机械性能及优异的自修复性能，在柔性传感器领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及水性聚氨酯技术领域，更具体地说，是涉及一种光固化水性聚氨酯乳液及其制备方法和应用。

背景技术

在日常生活和工业应用中，延长产品的使用寿命是人们关注的要点之一。然而随着使用时间的增长，聚合物在使用过程中由于受到化学、热、外力等外界条件的影响受到损伤破坏，在后续使用中将会导致严重的后果，甚至危及使用者的生命安全。本征型自修复材料，不需要外界包埋修复剂，通过利用分子网络中可逆的动态化学作用或超分子作用能够自发或在一定外界刺激下实现材料的自修复。其中，氢键是大量研究的一种超分子化学作用力，在自然生物分子中普遍存在，诸如DNA复制、蛋白质折叠、分子识别等结构特定的生理或生物化学功能都与可逆的氢键作用相关。最初研究氢键聚合物的目的是用来提高材料的力学性能，但由于氢键具有方向性、可逆性、灵敏性等优点，人们逐渐将其用于自修复材料的研究当中，并展示了在许多不同领域中有潜在应用。

光固化水性聚氨酯作为一种综合性能良好、绿色环保的聚合物材料，其物理和化学等性能可根据需求对其分子结构进行灵活调节，因而成为当前开发绿色环保树脂的关注热点。其中，紫外光固化技术(UV-curing)首先于20世纪初提出，其“5E”特点(Economy，Enabling，Efficiency，Environmental friendly and Energy saving)在近年来吸引了学术界和工业界的普遍关注。一般来说，光固化水性聚氨酯的交联方式有两种，即不可逆共价化学交联和可逆非共价物理交联(氢键交联)。化学交联的水性聚氨酯主要是热固性聚合物，具有较好的力学性能如优异的弹性、较高的强度、出色的耐化学性等，但由于不可逆的化学交联网络使得其在众多应用领域受到限制，主要表现在当受到外界破坏后，其力学强度等性能基本难以恢复到原始状态，因而对后续重复应用造成困难。正因为如此，利用可逆的非共价键对光固化水性聚氨酯进行可逆物理交联改性成为本领域科研人员的研究热点，更重要的是这可使光固化水性聚氨酯赋予自修复性能。

目前，大多数自修复聚氨酯都是油性树脂(溶剂型聚氨酯)，其制备过程需要使用大量有机溶剂，对人体环境等有危害；而对于环保型的水性自修复聚氨酯研究甚少，尤其是基于兼具优异的机械性能与修复性能的氢键型自修复水性聚氨酯。这是由于虽然光固化水性聚氨酯本身存在大量的氢键，但其氢键基本属于单一氢键作用，作用力较弱，再加上光固化产生后的化学交联结构，使得其自修复性能很差。因此，如何将更多氢键以及多重氢键作用引入光固化水性聚氨酯，使环境友好型的光固化水性聚氨酯兼具优异的机械性能及优异的自修复性能成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种光固化水性聚氨酯乳液及其制备方法和应用，本发明提供的光固化水性聚氨酯乳液得到的固化膜兼具优异的机械性能及优异的自修复性能。

本发明提供了一种光固化水性聚氨酯乳液，由包括以下组分的原料制备而成：

异佛尔酮二异氰酸酯25～35重量份；

聚四氢呋喃二醇40～60重量份；

二月桂酸二丁基锡0.05～0.15重量份；

二羟甲基丙酸4～6重量份；