[发明专利]一种具有优异回弹性能和高强度的热塑性弹性体及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有优异回弹性能和高强度的热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：A)将至少两种软段单体置于溶剂中再加入硬段单体，在催化剂的作用下反应，得到初始反应物；B)将扩链剂与所述初始反应物反应，得到热塑性弹性体；本申请提供的热塑性弹性体通过硬段单体中多重氢键赋予了其高强度和高模量，通过软段单体的热力学不相容特性，赋予了其优异的韧性和高回弹特性，因此，本申请提供的热塑性弹性体具有优异的强度、韧性和回弹快且回弹率高的优点。

技术领域

本发明涉及高分子材料、热塑性弹性体技术领域，尤其涉及一种具有优异回弹性能和高强度的热塑性弹性体及其制备方法。

背景技术

热塑性弹性体的分子链通常由软段和硬段组成。软段聚集形成软相，赋予材料优异的延伸性和韧性；硬段富集形成硬相，使材料具有良好的强度和较高的模量。因此通过调控软段和硬段的分子结构、组分比例等结构参数可以获得机械性能丰富多样的多种热塑性弹性体。除此之外，热塑性弹性体最显著的结构特征是体系内不含化学交联，其硬相通过氢键、π-π堆积等非共价作用形成物理交联以赋予材料优异的机械性能和可重复加工性能。

众所周知，聚合物具有显著的粘弹性，热塑性弹性体在较大的形变过程中容易发生永久形变，且受到物理交联的影响，弹性形变在回弹后期恢复缓慢，这对高性能热塑性弹性体而言是致命的短板。如何解决这个短板是开发高性能热塑性弹性体不可绕开的难题。近年来也多有研究报道如何提高回弹性，例如通过仿生蜘蛛丝结构获得一定的回弹性(Adv.Mater.2021,33,2101498)、构建强-弱氢键体系获得回弹性和韧性(Adv.Mater.2018,1706846)、集成旋光异构体获得回弹性(Angew.Chem.Int.Ed.2022,e202115904)等，然而这些所报道的试样在循环拉伸过程中，残留应变率依然高达15％以上，与生物蛋白的高回弹率(96％以上)相比(Nat.Mater.2009,8.910)，仍然有相当大的差别。

因此为了满足实际使用要求，需要开发一种同时满足高回弹性和高强度的热塑性弹性体，使其循环拉伸过程中的形变恢复率与生物蛋白相媲美，甚至超过生物蛋白。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种热塑性弹性体的制备方法，本申请制备的热塑性弹性体具有高回弹高强度，且回弹快、回弹率高。

有鉴于此，本申请提供了一种具有优异回弹性能和高强度的热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：

A)将至少两种软段单体置于溶剂中再加入硬段单体，反应，得到初始反应物；

B)将扩链剂与所述初始反应物反应，得到热塑性弹性体；

所述软段单体呈现热力学不相容的特性。

优选的，所述软段单体选自热力学不相容的二醇类齐聚物和/或二胺类齐聚物中的两种或多种。

优选的，所述二醇类齐聚物选自聚己内酯二醇、聚四氢呋喃二醇、双端羟基聚乙二醇、双端羟基聚丙二醇和双端羟基聚二甲基硅氧烷中的一种或多种，数均分子量为200～5000g/mol；所述二胺类齐聚物选自聚醚胺和双端氨基聚二甲基硅氧烷中的一种或多种，数均分子量为200～5000g/mol；所述硬段单元为二异氰酸酯，所述二异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、三甲基六二甲基二异氰酸酯、二环己甲烷4,4’-二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的一种或多种。

优选的，所述软段单体与所述硬段单体的摩尔比为(1～20)：(2～21)。

优选的，所述软段单体为两种时，两种软段单体的摩尔比例为(1～20)：(1～20)。

优选的，步骤A)中，所述反应的过程中包括催化剂，所述催化剂选自有机锡类催化剂，所述有机锡类催化剂选自二月桂酸二丁基锡，所述催化剂的量不超过所述软段单体和所述硬段单体总量的1wt％。