[发明专利]一种可自修复聚氨酯材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于化学品技术领域，具体公开了一种可自修复聚氨酯材料及其制备方法与应用。该聚氨酯的制备方法通过将含有二硒键的二元醇对二元醇和二异氰酸酯的预聚体进行扩链，得到含有二硒键的聚氨酯。本发明的聚氨酯为淡黄色固体，具有一定的韧性和强度，同时还具有优异的自修复性能，可以通过简单的热固化应用于日常生活中的涂层等领域，用于替代已有的聚氨酯涂层。

技术领域

本发明属于化学品技术领域，特别涉及一种可自修复聚氨酯材料及其制备方法与应用。

背景技术

自修复聚合物材料是一种能修复在使用过程中因外力作用而产生的裂纹或局部损伤,从而恢复其原有的功能，延长其使用寿命的材料并具有潜在的应用前景。而聚氨酯材料是一种通过异氰酸酯基团和二元醇的羟基反应得到的嵌段共聚物。硬段由二异氰酸酯和扩链剂组成，软段为高相对分子质量的聚醚或聚酯。它是一种性能优异的弹性体材料，通过调节软硬段的比例和品种，可以对其进行分子设计，而赋予材料高强度、韧性好、耐磨、耐油等优异性能并广泛应用于汽车、建筑、矿山开采、航空航天、电子、医疗器械、体育制品等多个领域，成为极具发展前景的合成材料制品。

对于自修复弹性体材料来说,兼顾良好的机械性能、高效的自修复效率及优异的光学性能是一个挑战性。但是普通的聚氨酯无法集良好力学性能和修复性能于一体。

发明内容

为了克服现有聚氨酯材料力学性能和自修复性能无法同时具备的不足，本发明的首要目的在于提供一种可自修复聚氨酯材料。它具有良好力学性能和自修复性能。

本发明的另一目的在于提供上述可自修复聚氨酯材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述可自修复聚氨酯材料在军用装备、电子产品、汽车、飞机、建筑材料领域的中的应用。

一种可自修复聚氨酯材料，其结构式如下所示：

其中NCO-R-NCO＝4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，HO-R’-OH＝聚丙二醇(PPG)、聚四氢呋喃(PTMEG)，x：y＝0.8～1：0.1～0.2，n＝2-11。

一种上述可自修复聚氨酯材料的制备方法，具体包括以下制备步骤：

将二异氰酸酯、催化剂、溶剂和二元醇混合均匀后进行回流加热反应，然后再加入二硒键二元醇扩链剂并继续加热反应，反应结束后固化得到可自修复聚氨酯材料。

所述的二异氰酸酯(NCO-R-NCO)可为4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种；

所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡；

所述的溶剂为丙酮和丁酮中的至少一种。

所述的二元醇(HO-R’-OH)为聚丙二醇和聚己内酯中的至少一种；

所述二异氰酸酯、二元醇与二硒键二元醇扩链剂的摩尔比为1～1.2：0.8～1：0.1～0.2。

所述催化剂的用量满足每1mol二异氰酸酯使用3～5μL催化剂。

所述溶剂的用量与二异氰酸酯、二元醇与二硒键二元醇扩链剂的总质量等质量。

所述第一次加热反应和第二次加热反应的温度独立地为40～80℃；加热反应的时间独立地为1～10h，优选为2～4h。

所述二硒键二元醇扩链剂的结构式为HO(CH₂)_nSeSe(CH₂)_nOH，其中n独立地为2-11。