[发明专利]一种透明、耐黄变高强韧快速自修复聚肟氨酯弹性体

说明书

本发明公开了一种透明、耐黄变高强韧快速自修复聚肟氨酯弹性体，由含环己烷基二异氰酸酯、二肟化合物、聚醚二元醇合成。采用环己烷基二异氰酸酯，因大体积位阻效应，微相分离程度被弱化，硬段排列松散，有利于降低肟‑氨基甲酸酯键和氢键可逆结合的活化能，修复时间缩短。本发明兼顾高强度高韧性、自修复能力、透光率和耐黄变性能。控制R值在2.2～2.8之内，弹性体的拉伸强度不低于15MPa、韧性不低于80MJ/m³，40℃下修复时间1小时，伸长率修复率不低于90％，韧性修复率不低于92％，划痕在40℃下处理60s即可愈合，80℃热氧老化箱中处理24小时，透光率(600nm)不低于85％。该弹性体可热塑加工成型，易于回收利用，在柔性电子设备领域具有很高的应用价值。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种透明、耐黄变高强韧快速自修复聚肟氨酯弹性体。

背景技术

智能科技正引领当今世界技术潮流，借助自修复高分子材料修复物理损伤的特性，柔性可穿戴电子设备能够有效保障功能的正常发挥、提高性能可靠性和使用生命周期。柔性电子设备要求载体材料具有超高的耐久性和柔韧性，智能化功能的高效修复性则要求载体材料具有超凡的自修复能力。因此兼顾力学强度与高效自修复能力对推动实际应用至关重要。柔性电子设备的载体材料还应适应长期使用工况下优异的力学性能稳定性、快速修复、耐黄变性，某些特殊应用领域还要求具有高透明性。动态键的自修复行为热力学上取决于激发其可逆结合的活化能，动力学上强烈地依赖于动态键邻近链段的运动。聚氨酯弹性体的力学强度也强烈地依赖于硬段区域的链段运动。因此两者对链段运动的依赖具有显著的竞争性。已有大量科研工作者聚焦于探索动态化学键用于构建自修复能力，其本质是解决自修复行为的热力学问题，但聚集态使自修复行为动力学受限往往被忽视。尽管专利CN201910107536和CN201811582067报道了基于肟-氨基甲酸酯键的热固性弹性体，其自修复能力较优异，然而这类材料不利于热塑性加工成型，回收利用困难，容易产生环境污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种透明、耐黄变高强韧快速自修复聚肟氨酯弹性体，通过本发明方法制备出的热塑性聚肟氨酯弹性体具有高强度、高韧性、快速自修复能力、高透光率和耐黄变特性

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种透明、耐黄变高强韧快速自修复聚肟氨酯弹性体，由环己烷基二异氰酸酯、二肟化合物、聚醚二元醇三类单体合成。

优选地，所述环己烷基二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、环己烷-1,4-二异氰酸酯(CHDI)主链中的一种或多种。

优选地，所述聚醚二元醇为聚氧化丙烯醚二醇(PPG)和聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)的一种或两种，数均分子量500～3000g/mol。

优选地，所述二肟化合物为2,4-戊烷二酮二肟(2,4-pentanedione dioxime,PDO)。

优选地，所述透明、耐黄变高强韧快速自修复聚肟氨酯弹性体为两步法合成，步骤(1)：合成预聚体，按照设定R值(异氰酸根与活泼氢的摩尔比)，先投入1当量的聚醚二元醇，减压除水后投入R当量的二异氰酸酯，在60～80℃且高纯氮保护下反应1～2小时，加入常用催化剂继续反应1～2小时，得到预聚体；步骤(2)：扩链，将(R-1)当量的二肟化合物投入，加入稀释剂如四氢呋喃、氯仿、二氧六环调节黏度，在60～80℃且高纯氮保护下反应4～12小时，除稀释剂得到热塑性弹性体。

优选地，所述透明、耐黄变高强韧快速自修复聚肟氨酯弹性体的预聚体合成中，R值为2.2～2.8。

优选地，所述透明、耐黄变高强韧快速自修复聚肟氨酯弹性体的拉伸强度至少为15MPa、韧性至少为80MJ/m³。