一种刺激响应性自增韧植物油基荧光聚氨酯的制备方法与流程

本发明属于功能高分子材料，尤其涉及一种刺激响应性自增韧植物油基荧光聚氨酯的制备方法。

背景技术：

1、刺激响应性聚氨酯是一类智能材料，其在光、热、力、ph等外部刺激的驱动下能够产生明显的视觉颜色变化，可以直接用肉眼识别，为人们感知材料或环境条件的变化提供了一种直接的感应/映射方法，在信息防伪与加密、传感器、智能窗户等领域具有广阔的应用前景。迄今为止，刺激响应分子开关通常以物理共混或化学接枝的方式引入聚合物基质中用于制备刺激响应变色高分子材料。其中，物理共混的方式简单有效，在外部刺激的作用下引起复合材料内部功能分子的分布和物理状态的变化实现材料的刺激响应变色性能。而刺激响应分子以共价键的方式参与聚氨酯网络的构建，可以从根本上改善功能分子和聚合物之间的相容性和分散均匀性；此外，此策略能够更加准确地分析导致材料宏观变化的微观因素，获取更详细的微观信息。近年来刺激响应高分子材料的开发利用已经引发人们的重点关注。

2、刺激响应性聚氨酯材料的制备离不开刺激响应分子开关的设计与开发。然而，刺激响应分子通常含有刚性结构，在赋予材料刺激响应性能的同时不可避免地会对聚氨酯材料的力学性能造成影响。

3、针对以上问题，发明人提出了通过植物油的柔性链段“中和”响应分子的刚性，并且以引入刚性结构同时降低材料交联密度的策略实现材料的增强增韧，目的在于兼顾聚氨酯材料的力学性能和刺激响应性能。随着人们对高性能、高品质、高环保的聚氨酯材料的需求不断增加，功能性植物油基聚氨酯产品的开发备受学术界和工业界的青睐。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明首要目的在于提供一种刺激响应性自增韧植物油基荧光聚氨酯的制备方法，能够兼顾力学性能和刺激响应性能，且原材料成本低、合成工艺简易可行。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种刺激响应性自增韧植物油基荧光聚氨酯制备方法，包括如下步骤：

4、s1、将荧光素和二异氰酸酯溶解于有机溶剂中，加入催化剂预聚反应得到以-nco基团封端的预聚体；

5、s2、将植物油加入到步骤s1制备的预聚体中继续反应；

6、s3、对步骤s2中得到的聚氨酯溶液进行干燥处理，即得刺激响应性自增韧植物油基荧光聚氨酯；

7、步骤s1所述荧光素的分子结构式如式(i)所示：

8、

9、优选地，所述植物油基荧光聚氨酯合成反应在氮气氛围中进行，所述荧光素与植物油的羟基摩尔比为1：9～5：5；聚氨酯体系的-oh基团与二异氰酸酯的-nco基团的摩尔比为1：1.05。

10、优选地，步骤s1所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，预聚反应的温度为70℃～78℃，反应时间为0.5h～1h。

11、优选地，步骤s1所述的二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的任意一种。

12、优选地，步骤s1所述的有机溶剂为甲基乙基酮、丙酮、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺中的任意一种。

13、优选地，步骤s2所述反应的时间为2.0h～2.5h，反应温度为70℃～78℃。

14、优选地，步骤s2所述植物油为蓖麻油、大豆油、亚麻籽油中的任意一种，更优选为蓖麻油。

15、本申请的第二个目的在于提供一种采用上述方法制备得到的刺激响应性自增韧植物油基荧光聚氨酯。

16、优选地，所述刺激响应性为光致发光响应、ph诱导响应和氨气响应。

17、本发明还提供了上述刺激响应性自增韧植物油基荧光聚氨酯在信息防伪、生物传感、气体传感器、油墨涂料等方面的应用。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、(1)本发明利用植物油的柔性链段“中和”刺激响应分子的刚性，并且以引入刚性结构同时降低材料交联密度的策略实现材料的增强增韧，同时赋予材料光致发光响应、ph诱导响应变色和氨气响应变色性能。

20、(2)本发明所选原材料成本低廉、提供了一种简易可行的合成工艺，制备了系列刺激响应性植物油基荧光聚氨酯。

技术特征：

1.一种刺激响应性自增韧植物油基荧光聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述植物油基荧光聚氨酯合成反应在氮气氛围中进行，所述荧光素与植物油的羟基摩尔比为1：9～5：5；聚氨酯体系的-oh基团与二异氰酸酯的-nco基团的摩尔比为1：1.05。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，预聚反应的温度为70℃～78℃，反应时间为0.5h～1h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1所述的二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1所述的有机溶剂为甲基乙基酮、丙酮、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2所述反应的时间为2.0h～2.5h，反应温度为70℃～78℃。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2所述植物油为蓖麻油、大豆油、亚麻籽油中的任意一种。

8.权利要求1-7任一项所述方法制备得到的一种刺激响应性自增韧植物油基荧光聚氨酯。

9.根据权利要求8所述的一种刺激响应性自增韧植物油基荧光聚氨酯，其特征在于，所述刺激响应性为光致发光响应、ph诱导响应和氨气响应。

10.权利要求8所述的一种刺激响应性自增韧植物油基荧光聚氨酯在信息防伪、生物传感、气体传感器、油墨涂料方面的应用。

技术总结
本发明属于功能高分子材料技术领域，具体公开了一种刺激响应性自增韧植物油基荧光聚氨酯的制备方法。先将荧光素和二异氰酸酯溶解于有机溶剂中，加入催化剂，反应得到以‑NCO基团封端的预聚体，再加入植物油继续反应，最后干燥得到所述的刺激响应性自增韧植物油基荧光聚氨酯。本发明利用商品化的荧光素作为刺激响应分子开关，同时充当聚氨酯体系的硬段，以植物油的柔性链段“中和”响应分子的刚性，引入刚性结构同时降低材料交联密度，实现材料的增强增韧，并赋予植物油基聚氨酯材料智能响应性能。其功能性包括光致发光、pH诱导响应变色性能以及氨气响应变色性能，制备方法简单易行，进一步拓宽了植物油基聚氨酯在智能响应方面的应用领域。

技术研发人员：黄栩生,张超群,罗颖,王洋
受保护的技术使用者：汕头保税区联通工业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25