[发明专利]一种紫外光后交联固化聚氨酯及其制备和用途

说明书

本发明提供了一种紫外光后交联固化聚氨酯及其制备和用途，属于高分子材料领域。该聚氨酯是聚氨酯预聚体经过紫外光照射后而得；所述聚氨酯预聚体由异氰酸酯、具有醇羟基官能化的蒽分子、多元醇为原料制备而得。本发明制备得到的聚氨酯预聚体可以在365nm紫外光照下实现聚氨酯的后交联，得到紫外光后交联固化聚氨酯，该聚氨酯的各类物化性能均有效提高。其中，力学强度显著提高，并且稳定性更好。同时，该聚氨酯再加工性能优良，可实现循环使用，绿色环保。此外，本发明制备紫外光后交联固化聚氨酯的过程中无副产物产生，反应条件温和，反应点固定，为蒽分子两两反应，具有更好的可重复性，适于工业生产，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种紫外光后交联固化聚氨酯及其制备和用途。

背景技术

聚氨酯(PU)是指主链上含有氨基甲酸酯[-OCONH-]的一类高分子，通常是由二异氰酸酯与二羟基化合物(多为聚醚多元醇或聚酯多元醇)、二胺基化合物加聚而成。通过控制聚氨酯中硬段(多由异氰酸酯组成)和软段(多由多元醇组成)之间的比例，可以获得不同的力学性能。由于聚氨酯制品优异的耐磨、耐温、密封、可降解等特殊性能，被广泛应用于制鞋工业、家电家居、交通运输、土木建筑、航空航天、医疗器械、医用生物高分子材料等领域。

交联是指线型或支化高分子链间相互连接成网状或体型高分子的过程，分为化学交联和物理交联。化学交联有化学方法和物理方法两种，化学方法指的是通过缩合反应，加成反应等化学反应形成共价键来实现的，如橡胶的硫化、不饱和聚酯树脂的固化等；物理方法则是利用光热辐照使线型聚合物链间形成共价键而交联。物理交联通常是指通过非化学键，如氢键，范德华力或者其他分子间相互作用互相缠结而表现出的交联状态。线型聚合物经适度交联后，其力学强度、弹性、尺寸稳定性、耐溶剂性等均会有较大的提高。由于交联产生的链间交联点会抑制高分子链间的滑动，阻止了分子链的宏观运动，聚合物的模量和硬度受交联密度影响最为显著，且随着交联密度的增加，模量和硬度也会逐渐增加。

目前所常见的聚氨酯的后交联方式通常是：首先合成分子量较低的的预聚体，并在体系中加入低分子交联剂，如异氰酸酯基或羟基封端聚氨酯预聚体可以使用多元醇或者多元异氰酸酯作为体系的交联剂，通过相互之间的化学反应将若干个聚氨酯预聚体连接成立体网状结构。适度交联后聚氨酯的拉伸强度、模量、耐溶剂性、耐高温性等许多性能都能得到大幅提高，然而这种后交联方式都需要较高的温度才能激发反应(如通常要在100℃以上，参考文献Mark J E.Rubber Chem Technol,1982,55:762～768.)，且交联后无法再次循环使用，这大大限制了聚氨酯后交联的使用途径。

专利CN106366277A公开了一种紫外光交联固化水性聚氨酯的制备方法，该专利设计合成了一种特殊的双二苯甲酮二元醇用于制备聚氨酯。该方法制备得到了一种紫外光交联固化水性聚氨酯，但是该方法是通过二苯甲酮之间的反应而交联，反应会有副产物产生且夺去自由基的反应偶然性较大，重复性较差。

论文《基于Diels-Alder结构光固化聚氨酯涂层制备及热可逆机理和自修复行为研究》公开了基于Diels-Alder结构光固化聚氨酯，该论文是用含D-A结构二元醇与异佛尔酮二异氰酸酯反应，从而引入D-A结构。这种方法是通过D-A的光固化反应直接制备得到弹性体，并非在弹性体中存在可反应的D-A单元，不具备后交联性质，无法进一步提高弹性体的力学性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种紫外光后交联固化聚氨酯及其制备和用途。

本发明提供了一种紫外光后交联固化聚氨酯，它是聚氨酯预聚体经过紫外光照射后而得；所述聚氨酯预聚体由异氰酸酯、具有醇羟基官能化的蒽分子、多元醇为原料制备而得。

进一步地，所述紫外光的波长为365nm；和/或，所述紫外光照射时温度为25±5℃；和/或，所述紫外光照射时时间为0.2～1h。

进一步地，所述多元醇由二元醇和三元醇组成。