[发明专利]一种基于硼-氮配位的自修复聚氨酯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于硼‑氮配位的自修复聚氨酯及其制备方法，其中，所述制备方法以羟基单体与二异氰酸酯进行聚合物反应，并在聚合物过程中引入功能性单体，合成基于硼‑氮配位的自修复聚氨酯。本发明从本质上解决了聚合物材料的机械性能与自修复效率之间的矛盾性问题，本发明制备的聚氨酯，不仅具有高强度高韧性等优异的机械性能，而且可以反复自修复，自修复的条件温和，自修复效率高。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种基于硼-氮配位的自修复聚氨酯及其制备方法。

背景技术

聚合物材料(例如聚氨酯)在使用过程中，由于受到热、机械、紫外辐照和化学等外界因素的影响，无可避免的会在其内部产生很难或者无法快速检测到的微裂纹或者缺陷，随着裂纹或者缺陷的扩展，材料的机械强度发生显著的劣化，从而降低材料的基本性能和使用寿命，并显著降低其安全系数，增加维护与更换成本。目前，通常在聚合物材料基体中添加微胶囊来达到修复的效果，试图解决上述问题，但是该方法存在制备工艺复杂，成本高，且不能实现反复修复的缺点，另外，由于聚合物材料主要在室温下使用，但是，现有的室温自修复聚合物材料普遍存在机械性能较差不能满足实际需要，室温自修复性能和机械性能不能同时兼备，这极大的限制了聚合物材料(例如聚氨酯)的应用。

发明内容

本发明旨在提供一种基于硼-氮配位的自修复聚氨酯及其制备方法，能从本质上解决聚合物材料的机械性能与自修复效率之间的矛盾性问题。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：本发明提供一种基于硼-氮配位的自修复聚氨酯，其结构式如下：

其中，D选自富电子氮原子结构物；

R1选自(CH₂)_y或(CH₂O)_z，y选自0～8之间的整数，z选自0～8之间的整数；

R2选自1,3,2-二氧杂硼烷基、(CH₂)_s或(CH₂O)_t，t选自0～8之间的整数，s选自0～8之间的整数；

k选自0或1；

i选自1～8之间的整数；

j选自1～8之间的整数；

A选自苯环基、环己烷基、呋喃基或噻吩基；

B为硼原子。

在一实施例中，所述富电子氮原子结构物的结构式选自如下结构式中的任意一种：

其中，Y选自含有叔胺基的有机结构物、含有亚氨基的有机结构物、或含有吡啶基的有机结构物，A₁选自CH₂或CH₂O基团；D₁选自O或NH连接基；m₁选自0～10之间的整数；n₁选自0～10之间的整数；p₁选自0～10之间的整数；R₃～R₁₀选自氢原子、甲基或乙基；0≤m₂≤1，0≤n₂≤1且0≤m₂+n₂≤1。

在一实施例中，所述含有叔胺基的有机结构物的结构式为：

其中，R₁₁选自1～4个碳原子的烷基链，R₁₂选自1～4个碳原子的烷基链。

在一实施例中，所述含有亚氨基的有机结构物的结构式为：

其中，R₁₃选自1～4个碳原子的烷基链，R₁₄选自1～4个碳原子的烷基链。