一种室温本征自修复交联弹性体材料及其制备方法

本发明涉及高分子材料制备领域，特别是涉及一种室温本征自修复交联弹性体材料及其制备方法。

背景技术：

1、交联弹性体具有优良的韧性、强度和耐用性，但其无法循环利用。由于市面上交联弹性体断裂的界面没有粘性，故破碎交联弹性体不能重新粘合。自修复交联弹性体是通过大量非共价(如氢键、配位键和主体-客体相互作用等)或动态共价键(酰腙键、二芳基苯并呋喃酮和烷氧胺键等)相互作用而成的交联弹性体材料，其不仅具有良好的自修复性能，同时具有几乎和交联聚合物一样的机械性能，是一种很好的交联聚合物替代品。然而，目前所报道的自修复交联弹性体在自修复和韧性方面仍有实质性的缺陷，它们机械性能较弱，或具有较长的自修复时间(通常超过6小时)，这严重限制了材料的性能和实际应用。因此，开发高韧性的快速室温自修复交联弹性体并将其产业化仍是一个巨大的挑战。

2、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种室温本征自修复交联弹性体材料及其制备方法。

2、本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种室温本征自修复交联弹性体材料，其具有如下结构式：

4、

5、第二方面，本发明提供一种第一方面所述的室温本征自修复交联弹性体材料的制备方法，其包括如下步骤：

6、s1、在惰性气体保护下，将聚四氢呋喃和2,7-二羟基萘搅拌溶于有机溶剂中得到二醇溶液；

7、s2、将二异氰酸酯和有机金属催化剂混合均匀后在惰性气体保护下逐滴加入到步骤s1得到的所述二醇溶液中，搅拌至混合均匀后，在60～80℃下反应3～5h，生成氰酸封端的前驱体溶液；其中，所述二异氰酸酯为4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯；

8、s3、在惰性气体保护下，将步骤s2生成的所述氰酸封端的前驱体溶液在冰浴条件下滴加甲基丙烯酸2-(叔丁基氨基)乙酯，滴加完毕后，在10～20℃下反应0.5～1h，生成c＝c双键封端的聚氨酯；

9、s4、向步骤s3生成的所述c＝c双键封端的聚氨酯溶液中加入甲基丙烯酸酯和光引发剂，搅拌均匀得到混合溶液；其中，所述甲基丙烯酸酯为甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；

10、s5、将步骤s4得到的混合溶液倒入模具，移置于密封光固化装置，抽真空，进行光引发聚合反应，得到所述室温本征自修复交联弹性体材料。

11、本发明具有如下优点：本发明通过光引发聚合策略，通过甲基丙烯酸酯(甲基丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸甲酯)和c＝c双键封端的聚氨酯按一定比例混合后，光引发共聚反应得到了室温本征自修复交联弹性体材料，在材料中引入的双重动态氢键和脲键，该种作用力不仅能赋予材料优异的机械性能(超高韧性和强度)，又可以赋予材料快速的室温自修复功能(经实验验证，当材料刮伤后，在25±2℃下，在30min就能实现完全自修复)。

技术特征：

1.一种室温本征自修复交联弹性体材料，其特征在于，具有如下结构式：。

2.一种权利要求1所述的室温本征自修复交联弹性体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中：所述聚四氢呋喃为三聚四氢呋喃和五聚四氢呋喃中的至少一种，所述聚四氢呋喃的数均分子量为1000；所述的有机溶剂为四氢呋喃、二甲基甲酰胺、三氯甲烷或丙酮。

4.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中：所述的聚四氢呋喃和2,7-二羟基萘的摩尔比为4：1，所述二醇溶液的浓度为0.25mol/l。

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中：所述有机金属催化剂为二月桂酸二异丁基锡，所述有机金属催化剂的添加量为步骤s2的反应体系总质量的0.5～1wt％。

6.如权利要求2或5所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中：所述的二醇溶液中的二醇和二异氰酸酯的摩尔比为5：9。

7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中：所述的二异氰酸酯和甲基丙烯酸2-(叔丁基氨基)乙酯的摩尔比为9：8；生成的所述c＝c双键封端的聚氨酯的数均分子量为29～30kda。

8.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s4中：所述光引发剂为2-羟基-2-甲基丙酮，所述光引发剂的加入量为步骤s4的反应体系总质量的1～1.5wt％。

9.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s4中：所述的c＝c双键封端的聚氨酯和甲基丙烯酸酯的摩尔比为2：8、3：7、5：5或6：4。

10.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s5中：真空度为-0.95～-0.098mpa，光引发聚合反应的时间为0.5～1h。

技术总结
本发明公开了一种室温本征自修复交联弹性体材料及其制备方法。该制备方法包括：S1、在惰性气氛下，将聚四氢呋喃和2,7‑二羟基萘搅拌溶于有机溶剂中得到二醇溶液；S2、将二异氰酸酯和有机金属催化剂混均后在惰性气氛下逐滴加入二醇溶液中，搅拌均匀，60～80℃反应3～5h，生成氰酸封端的前驱体溶液；S3、将前驱体溶液在冰浴和惰性气氛下滴加甲基丙烯酸2‑(叔丁基氨基)乙酯，10～20℃反应0.5～1h，生成C＝C双键封端的聚氨酯；S4、向聚氨酯溶液中加入甲基丙烯酸酯和光引发剂，搅匀得混合溶液；S5、将混合溶液倒入模具，移置于密封光固化装置，抽真空，光引发聚合得到室温本征自修复交联弹性体材料。本发明的材料具有优异的机械性能和快速的室温自修复功能。

技术研发人员：周忠群,李桂银,刘卫兵,王序婷
受保护的技术使用者：广东石油化工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/6/30