一种可逆形记忆聚氨酯材料及其制备方法

本申请涉及形状记忆材料，具体涉及一种可逆形记忆聚氨酯材料及其制备方法。

背景技术：

1、形状记忆材料是指具有一定初始形状，在外部刺激下发生形变并固定成另一种形状后，能通过光、热、电等物理或化学处理恢复成初始形状的材料。形状记忆材料的微观结构可以分为两个主要部分：硬段和软段。硬段是一个微观有序的部分，“记住”材料的初始形状；软段则是一个微观无序的部分，它在形变过程中容易发生塑性变形，而在刺激作用下又可以恢复到它原来的位置。当材料受到外部刺激(例如加热)时，硬段会重新排列，导致材料发生形状恢复。这个过程可以看作是材料的“记忆”过程。当刺激消失后，软段会再次变为微观无序状态，使得材料再次变为可塑性状态。

2、在许多应用场景中，形状记忆材料的可重复性极其重要，但传统形状记忆材料(如形状记忆合金等)的可重复性相对较差，一旦形成形状再次塑形就较为困难，且塑形次数有限，这极大地限制了此类材料的应用。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种可逆形记忆聚氨酯材料及其制备方法，其产品材料具有优异的弹性形状记忆和形状重构性能，可重复性强，能够实现多次、可逆的塑型。

2、本申请的技术方案如下：

3、一方面，本申请实施例提供了一种可逆形记忆聚氨酯材料，其由包括如下组分的原料制成：聚四氢呋喃醚二醇、三官能度异氰酸酯、4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯、二(邻氨基)苯基二硫和n，n-二甲基甲酰胺。

4、进一步的，在本申请的一些实施例中，其原料组分中，聚四氢呋喃醚二醇的分子量为1000。

5、进一步的，在本申请的一些实施例中，其原料组分中，三官能度异氰酸酯与聚四氢呋喃醚二醇的摩尔比为1：1。

6、进一步的，在本申请的一些实施例中，其原料组分中三官能度异氰酸酯为蓖麻油或六亚甲基二异氰酸酯三聚体。

7、进一步的，在本申请的一些实施例中，按重量份计，其原料组分为：聚四氢呋喃醚二醇20份、三官能度异氰酸酯9.93份、4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯13.1份、二(邻氨基)苯基二硫和n6.2份，n-二甲基甲酰胺10份。

8、另一方面，本申请实施例还提供了一种可逆形记忆聚氨酯材料的制备方法，其包括如下步骤：

9、取二(邻氨基)苯基二硫，溶解于n，n-二甲基甲酰胺中，得到第一溶液，备用；

10、取聚四氢呋喃醚二醇和三官能度异氰酸酯置于容器中，将容器放入油浴锅中进行真空除水，然后冷却降温再加入4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯进行预聚反应，预聚反应完成后，再加入事先制备好的第一溶液并搅拌混合，得到第二溶液，再将第二溶液倒入模具中，并将模具置于烘箱中进行固化处理，然后干燥至恒重，得到产品。

11、进一步的，在本申请的一些实施例中，将容器放入油浴锅中，于110℃条件下真空除水1h，然后降温至60℃，再加入4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯进行预聚反应。

12、进一步的，在本申请的一些实施例中，进行预聚反应时，先于60℃搅拌反应2h，再升温至80℃继续反应8h。

13、进一步的，在本申请的一些实施例中，预聚反应完成后，降温至室温，然后边搅拌边加入事先制备好的第一溶液，维持搅拌1min后得到第二溶液，再将第二溶液倒入模具中。

14、进一步的，在本申请的一些实施例中，进行固化处理时，将模具置于充满氮气的烘箱中，于80℃的条件下固化处理6h。

15、进一步的，在本申请的一些实施例中，固化处理完成后，再置于真空烘箱中，于140℃的条件下干燥至恒重，得到产品。

16、相对于现有技术，本申请的实施例至少具有如下优点或有益效果：

17、针对第一方面，本申请实施例提供了一种可逆形记忆聚氨酯材料，通过对其产品材料的配方组分进行选取优化，使用包括二(邻氨基)苯基二硫在内的一系列原料组分，结合其制备工艺方法，能够将动态二硫键作为交联点引入到聚氨酯体系中，并最终得到本申请提供的一种可逆形记忆聚氨酯材料。其中，动态二硫键的动态交换条件较温和，可在光、热、氧化还原和碱性条件等刺激下发生动态反应；动态交换速率较快；动态可逆形式多样，可以在某些刺激下裂解、重组，也可以与二硒键和硫醇等发生置换反应，相邻的二硫键间还可以进行交换实现化学键的裂解和重组；可在无催化剂的条件下进行动态交换，绿色环保。因此，通过在形状记忆材料中引入动态二硫键，能够有效提升产品材料的弹性形状记忆和形状重构性能，使产品材料能够实现多次、可逆的塑型，可重复性强。

18、针对第二方面，本申请实施例还提供了一种可逆形记忆聚氨酯材料的制备方法，其方法步骤简单，能够实现动态二硫键在聚氨酯网络的高效引入，从而制备得到具有优异性能的形状记忆材料，具有极高的应用、科研价值。

技术特征：

1.一种可逆形记忆聚氨酯材料，其特征在于，其由包括如下组分的原料制成：聚四氢呋喃醚二醇、三官能度异氰酸酯、4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯、二(邻氨基)苯基二硫和n，n-二甲基甲酰胺。

2.根据权利要求1所述的一种可逆形记忆聚氨酯材料，其特征在于，其原料组分中，聚四氢呋喃醚二醇的分子量为1000。

3.根据权利要求1所述的一种可逆形记忆聚氨酯材料，其特征在于，其原料组分中，三官能度异氰酸酯与聚四氢呋喃醚二醇的摩尔比为1：1。

4.根据权利要求1所述的一种可逆形记忆聚氨酯材料，其特征在于，其原料组分中，三官能度异氰酸酯为蓖麻油或六亚甲基二异氰酸酯三聚体。

5.一种如权利要求1～4任意一项所述的可逆形记忆聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种可逆形记忆聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，将容器放入油浴锅中，于110℃条件下真空除水1h，然后冷却降温至60℃，再加入4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯进行预聚反应。

7.根据权利要求5所述的一种可逆形记忆聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，进行预聚反应时，先于60℃搅拌反应2h，再升温至80℃继续反应8h。

8.根据权利要求5所述的一种可逆形记忆聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，预聚反应完成后，降温至室温，然后边搅拌边加入事先制备好的第一溶液，维持搅拌1min后得到第二溶液，再将第二溶液倒入模具中。

9.根据权利要求5所述的一种可逆形记忆聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，进行固化处理时，将模具置于充满氮气的烘箱中，于80℃的条件下固化处理6h。

10.根据权利要求5所述的一种可逆形记忆聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，固化处理完成后，再置于真空烘箱中，于140℃的条件下干燥至恒重，得到产品。

技术总结
本申请公开了一种可逆形记忆聚氨酯材料及其制备方法，设计形状记忆材料技术领域。一种可逆形记忆聚氨酯材料，其由包括如下组分的原料制成：聚四氢呋喃醚二醇、三官能度异氰酸酯、4，4′‑二环己基甲烷二异氰酸酯、二(邻氨基)苯基二硫和N，N‑二甲基甲酰胺；其产品材料具有优异的弹性形状记忆和形状重构性能，可重复性强，能够实现多次、可逆的塑型。其制备方法步骤简单，能够实现动态二硫键在聚氨酯网络的高效引入，从而制备得到具有优异性能的形状记忆材料，具有极高的应用、科研价值。

技术研发人员：雷元,江亮,符笑伟,张映昊,雷景新
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17