[发明专利]一种基于硼氧六环的自修复型聚氨酯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于硼氧六环的自修复型聚氨酯及其制备方法，属于材料科学技术领域。首先制备端异氰酸基的聚氨酯预聚体，然后在不同条件下与带有不同端基的Boroxine反应制备基于硼氧六环的自修复型聚氨酯。将具有三足结构和动态可逆性能的Boroxine作为交联剂引入聚氨酯链中，以提高聚氨酯的交联密度，制得机械性能更加优异的自修复型聚氨酯。结合聚氨酯的可设计性和软硬段可调控性的优点，本发明的制备路线简单，降低了体系在设计和加工上的复杂性，有望为解决聚氨酯材料的高机械强度和良好的修复性能之间的矛盾提供了一种有效的途径。

技术领域

本发明属于材料科学技术领域，涉及一种基于硼氧六环的自修复型聚氨酯及其制备方法。

背景技术

聚氨酯材料因原材料品类繁多、配方多样性、可设计性强以及具有诸多优异的物理化学性能，被广泛应用于航空航天、交通运输、建材建筑等诸多领域。但是在聚氨酯材料加工成型和使用的过程中，由于受到热、机械和化学因素的影响，材料内部会出现不同程度的微小裂纹，这些微小裂纹很可能扩展为宏观裂缝，导致材料的力学性能下降和使用寿命降低。研究高性能的自修复型聚氨酯对满足可持续发展的要求具有重要意义。但要实现多种优异性能的集合，通常需要复杂的合成路线和加工方式。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中，自修复型聚氨酯合成路线及加工方式复杂的缺点，提供一种硼氧六环的自修复型聚氨酯及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于硼氧六环的自修复型聚氨酯，结构式为

一种基于硼氧六环的自修复型聚氨酯的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)配制异氰酸酯基聚氨酯预聚体；

配制含硼氧六环的交联剂；

步骤2)将含硼氧六环的交联剂溶解在酰胺溶剂中，得到Boroxine溶液；

步骤3)向异氰酸酯基聚氨酯预聚体中滴加Boroxine溶液，反应后得到混合溶液，将混合溶液依次进行倒模、干燥，得到基于硼氧六环的自修复型聚氨酯。

优选地，步骤2)中，Boroxine溶液中，含硼氧六环的交联剂的浓度为0.04～0.05g/ml。

优选地，步骤3)中，Boroxine溶液的用量是基于异氰酸酯基聚氨酯预聚体中的异氰酸酯基含量计算得到的；

Boroxine溶液与异氰酸酯基聚氨酯预聚体中异氰酸酯基的摩尔比为1：3。

优选地，步骤1)中，含硼氧六环的交联剂的具体配制过程为：

将含苯硼酸基的反应物在有机溶剂中反应，得到混合溶液，再将混合溶液依次进行抽滤和干燥，得到含硼氧六环的交联剂；

含苯硼酸基的反应物包括氨基苯硼酸、羟基苯硼酸或羧基苯硼酸；

有机溶剂为芳香烃或杂环化合物；

当含苯硼酸基的反应物为氨基苯硼酸时，氨基苯硼酸与有机溶剂的投料比为(0.01600～0.01820)g：1ml；

当含苯硼酸基的反应物为羟基苯硼酸时，羟基苯硼酸与有机溶剂的投料比(0.01650～0.01840)g：1ml；

当含苯硼酸基的反应物为羧基苯硼酸时，羧基苯硼酸与有机溶剂的投料比(0.01990～0.02212)g：1ml。

进一步优选地，含苯硼酸基的反应物在有机溶剂中的反应条件为：反应温度80～85℃，反应时间11～13h。

优选地，有机溶剂为甲苯或吡啶。