[发明专利]含多重氢键的超分子聚氨酯抗冲击材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种含多重氢键的超分子聚氨酯抗冲击材料及其制备方法，包括以下步骤：S1、将聚合二元醇和二异氰酸酯均匀混合，真空除水，搅拌条件下加入催化剂，反应得到预聚物I；S2、将第一扩链剂和第二扩链剂溶于有机溶剂中，得到扩链剂混合物II；S3、将扩链剂混合物II加入到预聚物I中，反应后除去有机溶剂，得到含多重氢键的超分子聚氨酯抗冲击材料。本发明将2‑氨基‑5‑(2‑羟乙基)‑6‑甲基‑4[1H]‑嘧啶酮作为扩链剂制备得到的冲击防护聚氨酯材料，区别于传统聚氨酯材料，具有优良冲击硬化性能和抗冲击性能，该材料的制备工艺简单，易于操作，适于商品化生产。

技术领域

本发明涉及超分子聚合物技术领域，具体地，涉及一种超分子聚氨酯抗冲击材料，尤其涉及一种含多重氢键的超分子聚氨酯抗冲击材料及其制备方法。

背景技术

理想的个体冲击防护材料需要具备柔软、轻便和舒适等特点，同时在受到外力冲击时可以迅速变硬并吸收和分散冲击能量，从而避免和减轻对人体的伤害。目前，具备上述功能的材料主要包括剪切增稠液体、具有负泊松比的材料和冲击硬化聚合物材料等。其中，剪切增稠液体是一种包含微纳粒子的非牛顿流体，当其受到的外界应力的速率达到某一临界值以后，体系的粘度会急剧的增加从而呈现出固态的性质。然而，剪切增稠液体存在微纳粒子的沉降、性能不够稳定和使用时需要封装等问题，限制了其在个体防护方面的进一步发展和应用。具有负泊松比的防护材料通常需要特殊的结构设计，例如聚氨酯材料通过内凹的凹角结构和内旋的折叠结构可以实现负泊松比现象，这类防护材料的研究还有待进一步开展。冲击硬化聚合物材料在常态下呈现粘弹性，一旦受到外力的冲击时，其储能模量和强度可以瞬间提高数倍，显示出极为坚硬的固态性质，这种灵敏的软硬转变性质，使得这类材料在受到外力时可以起到防护的作用。简言之，冲击硬化材料在保护人体不受或降低冲击力伤害方面有着重要意义。

目前研究较多的冲击硬化材料是聚硼硅氧烷，其材料内部含有大量的硼氧动态共价键。在外力的作用下这些动态共价键可以发生可逆的断裂和重组，吸收外部的能量，同时也引起分子链的运动加剧和内能消耗增加，从而实现抗冲击作用。然而，目前冲击硬化聚合物的防护性能有待进一步改善，冲击硬化的机理也有待进一步解释。因此，研制冲击硬化材料对个体防护材料的开发和应用具有指导意义。

超分子聚合物材料具备力学适应性和刺激响应性，可拉伸性、自修复性和可回收性等。然而，目前关于超分子聚合物的冲击防护材料的研究较少。

经过对现有技术的检索，申请公布号为CN 107474544 A的发明公开了一种轻质剪切增稠凝胶，所述剪切增稠凝胶的原料包括如下重量份：聚二甲基硅氧烷800～1500份、空心微球50～200份、硼酸60～150份、二氧化硅粉末30～120份。制备所述剪切增稠凝胶的方法，具体为：在所述聚二甲基硅氧烷中加入所述硼酸、所述二氧化硅粉末及所述空心微球，搅拌，混合制成基料；将所述基料溶于有机溶剂中，即得。但是，该方案中轻质剪切增稠凝胶作为冲击防护材料，存在微纳粒子的沉降、性能不够稳定和使用时需要封装等问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种含多重氢键的超分子聚氨酯抗冲击材料及其制备方法。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

本发明的第一方面提供一种含多重氢键的超分子聚氨酯抗冲击材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将聚合二元醇和二异氰酸酯均匀混合，真空除水，搅拌条件下加入催化剂，反应得到预聚物I；

S2、将第一扩链剂和第二扩链剂溶于有机溶剂中，得到扩链剂混合物II；

S3、将扩链剂混合物II加入到预聚物I中，反应后除去有机溶剂，得到含多重氢键的超分子聚氨酯抗冲击材料。