[发明专利]一种具备自愈合/阻尼复合功能的复合材料、制备及应用

说明书

本发明属于高分子材料和功能涂料领域，提供了一种具备自愈合/阻尼复合功能的复合材料、制备及应用，先合成含有动态二硒键的端羟基二硒键单体，然后将该单体加入到二异氰酸酯溶液与二元醇的体系中得到聚氨酯体系，然后在聚氨酯体系中加入环氧树脂和固化剂得到聚氨酯‑环氧树脂组成的共混体系，经低温固化和高温固化得到复合材料。本发明的制备方法经济便捷，使用的原料来源广泛，引入动态二硒键实现温度刺激下的自愈合行为，通过控制含二硒键扩链剂和二元醇的比例对体系柔顺性、力学性能和自愈合性能进行调节，通过改变共混组分的比例和对固化温度的控制调节产品的阻尼性能。该材料在汽车涂料、可循环涂料等领域具有广泛的应用。

技术领域

本发明属于高分子材料和功能涂料领域，具体涉及一种具备自愈合/阻尼复合功能的复合材料、制备及应用。

背景技术

随着交通工具和机械设备的技术发展和推广使用，对材料的功能性提出了更高的要求。在满足基本应用的性能基础上，同时需要提升材料的使用寿命、阻尼降噪等功能。阻尼功能性高聚物通常采用传统共混工艺或IPN复合材料设计等方式实现，但就目前而言，聚合物的阻尼温度范围通常较窄，且在Tg附近力学强度较低。并且单一的阻尼性能的提高无法满足更高的要求，同时对自愈合性能提出了更高的要求。然而在以往的研究中，往往只针对功能高分子材料的自愈合性能或阻尼性能有单一的研究，并没有将两种功能有机的结合起来。因此，设计一个能够同时具备自愈合性能和阻尼性能的复合功能材料具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于将具有优良反应活性和环境响应灵敏度的动态二硒键引入聚氨酯体系中，与环氧树脂共混改性获得更加高效的自愈合性能，并利用对固化过程的控制设计出梯度结构，进一步提高聚合物体系的阻尼性能，最终制备得到一种具备自愈合/阻尼复合功能的复合材料。

本发明提供了一种具备自愈合/阻尼复合功能的复合材料的制备方法，具有这样的特征，包括：包括以下步骤：步骤1，在惰性气体氛围下，将Na₂Se₂水溶液加入到11-溴-1-十一醇溶液中，加热到40℃～60℃反应得到得到淡黄色固体，将该淡黄色固体纯化得到黄色粉末，即端羟基二硒键单体；步骤2，在惰性气体氛围下，将二异氰酸酯溶液缓慢加入到二元醇中，加热反应一段时间后再逐滴加入端羟基二硒键单体继续反应得到聚氨酯体系；步骤3，在步骤2得到的聚氨酯体系中加入环氧树脂在加热条件下搅拌均匀，然后降低至18℃～25℃加入环氧树脂的6％～8％质量的固化剂继续搅拌得到聚氨酯-环氧树脂体系；步骤4，将聚氨酯-环氧树脂体系转移至模具中，在5℃～15℃下静置一段时间然后加热，得到目标产物即具备自愈合/阻尼复合功能的复合材料。

在本发明提供的具备自愈合/阻尼复合功能的复合材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，二异氰酸酯与二元醇的摩尔比为1.0～1.2，端羟基二硒键单体与二元醇的摩尔比为0.8～1.0。

在本发明提供的具备自愈合/阻尼复合功能的复合材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，二元醇的Mn为2000～4000的PEG或PCL，二异氰酸酯为MDI或HDI(，固化剂为2,4,6—三(二甲胺基甲基)苯酚。

在本发明提供的具备自愈合/阻尼复合功能的复合材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤2得到的聚氨酯体系中加入环氧树脂，在80℃～90℃条件下搅拌均匀。

在本发明提供的具备自愈合/阻尼复合功能的复合材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，环氧树脂为Huntsman公司的LY1564或LY3486。

在本发明提供的具备自愈合/阻尼复合功能的复合材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤3中的聚氨酯-环氧树脂体系中环氧树脂的质量分数为40％～70％。