本發(fā)明屬于聚氨酯材料領(lǐng)域，具體涉及一種生物基親水聚氨酯水膨脹彈性體及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、親水材料可分為吸水膨脹和吸水不膨脹兩大類。吸水不膨脹材料在吸水后不會發(fā)生體積膨脹，主要適用于家具、服裝領(lǐng)域。而吸水膨脹材料在吸水后體積會膨脹到原來的幾倍到幾十倍不等，其應(yīng)用更加廣泛，在防水、水利工程、海產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域，具有較好的應(yīng)用前景。

2、現(xiàn)有的吸水膨脹材料的制備方法包括物理混合法、接枝聚合法和化學(xué)合成法。其中，接枝聚合法是通過將特定的單體接枝到聚合物主鏈上，形成具有特定功能的側(cè)鏈，從而賦予材料遇水膨脹的特性。這種方法可以制備出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且性能可控的遇水膨脹材料，但接枝反應(yīng)的控制較為復(fù)雜，需要精確控制反應(yīng)條件和單體比例，具有一定難度。物理混合法通常涉及將多種原材料如橡膠、活化劑、防老劑、補(bǔ)強(qiáng)劑和填料等按一定比例混合，通過機(jī)械混合或熱壓等方式制備出吸水膨脹材料，這種方法操作簡單，適合大規(guī)模生產(chǎn)。但是，物理混合可能導(dǎo)致材料性能的不均勻性，特別是在膨脹性能和機(jī)械強(qiáng)度方面可能存在差異?；瘜W(xué)合成法涉及到多種化學(xué)物質(zhì)的合成，例如聚醚型聚氨酯預(yù)聚體和封端劑hema的反應(yīng)，通過加入催化劑和進(jìn)行加熱，制備出雙鍵封端的聚氨酯水膨脹材料。該方法能夠精確控制聚氨酯水膨脹材料的分子結(jié)構(gòu)，從而獲得具有特定膨脹性能的材料，具有較好效果。

3、目前親水聚氨酯水膨脹材料在制備過程中采用含有親水的亞乙基醚鏈段(-ch2-ch2-o-)的多元醇和異氰酸酯為原料，并常需要聚醚鏈段中亞乙基醚鏈段控制在一定比例范圍使其具有一定親水性和耐離子性。如一篇文獻(xiàn)以混合聚醚多元醇中不同含量的環(huán)氧乙烷制備了吸水時(shí)間小于30s的親水聚氨酯泡沫，但是該篇方法制備的聚氨酯彈性體的親水性和水膨脹性能均不夠優(yōu)異，使其應(yīng)用范圍受到限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有聚氨酯水膨脹彈性體親水性、膨脹性能不夠優(yōu)異等問題，本發(fā)明提供了一種生物基親水聚氨酯水膨脹彈性體及其制備方法。

2、該生物基親水聚氨酯水膨脹彈性體的制備方法包括以下步驟：

3、步驟一、取異氰酸酯、生物基聚己內(nèi)酯多元醇、聚乳酸多元醇、催化劑、聚乙二醇和水混合均勻，在室溫下反應(yīng)，得到反應(yīng)液；

4、步驟二、將反應(yīng)液進(jìn)行發(fā)泡和熟化，得到所述生物基親水聚氨酯水膨脹彈性體，

5、步驟一中，所述生物基聚己內(nèi)酯多元醇的結(jié)構(gòu)式如下：

6、

7、其中，r為o及中的一種；m為3-15，n為3-15；

8、所述聚乳酸多元醇結(jié)構(gòu)式如下：

9、

10、其中，a為3-20，b為3-20。

11、進(jìn)一步地，步驟一中所述異氰酸酯選自甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯中一種或多種。

12、進(jìn)一步地，步驟一中所述生物基聚己內(nèi)酯多元醇和聚乳酸多元醇、聚乙二醇的質(zhì)量比為100：(50-70)：(50-80)。

13、進(jìn)一步地，步驟一中所述生物基聚己內(nèi)酯多元醇和聚乳酸多元醇、聚乙二醇的總質(zhì)量與異氰酸酯的質(zhì)量之比為100：(35-45)。

14、進(jìn)一步地，步驟一中所述催化劑、水與聚乳酸多元醇的質(zhì)量比為1：(20-50)：(200-300)。

15、進(jìn)一步地，步驟一中所述催化劑為有機(jī)錫類催化劑及胺催化劑中的一種。

16、進(jìn)一步地，步驟一中所述聚乙二醇選自聚乙二醇500、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000中一種或多種。

17、進(jìn)一步地，所述聚乳酸多元醇通過以下方法制備：

18、步驟(1)、取鋅鹽、有機(jī)銨鹽和雙(碳酸乙烯酯基)醚混合后加熱反應(yīng)，得到原位催化劑；

19、步驟(2)、將純化后的la單體加入到原位催化劑中反應(yīng)，得到產(chǎn)物。

20、本發(fā)明還提供一種生物基親水聚氨酯水膨脹彈性體。

21、該生物基親水聚氨酯水膨脹彈性體通過如上任一項(xiàng)所述的生物基親水聚氨酯水膨脹彈性體的制備方法制備。

22、本發(fā)明帶來的有益效果如下：

23、(1)本發(fā)明方法通過具有親水柔性鏈段的生物基聚己內(nèi)酯多元醇和聚乳酸多元醇與聚乙二醇按一定比例配合使用，使得制備的聚氨酯水膨脹彈性體具有優(yōu)異的親水性和吸水膨脹性能，具有較好的應(yīng)用前景；

24、(2)本發(fā)明在在制備生物基親水聚氨酯水膨脹彈性體的過程中，加入聚乙二醇，在聚氨酯水膨脹彈性體中引入聚乙二醇鏈段，提供了適宜的交聯(lián)長度，并由于引入不同鏈段，提高了內(nèi)聚能、增強(qiáng)了分子間作用力，使得制備的聚氨酯水膨脹彈性體具有較好的力學(xué)性能；

25、(3)本發(fā)明方法制備的生物基聚己內(nèi)酯多元醇和聚乳酸多元醇成本較低，使用其制備聚氨酯水膨脹彈性體成本較低；并且本發(fā)明提供的制備方法簡單易操作，對設(shè)備要求較低，有利于進(jìn)一步降低制備成本低，適合大規(guī)模批量生產(chǎn)，有利于制備的生物基親水聚氨酯水膨脹彈性體的應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種生物基親水聚氨酯水膨脹彈性體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的生物基親水聚氨酯水膨脹彈性體的制備方法，其特征在于，步驟一中所述異氰酸酯選自甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯中一種或多種。

3.如權(quán)利要求1所述的生物基親水聚氨酯水膨脹彈性體的制備方法，其特征在于，步驟一中所述生物基聚己內(nèi)酯多元醇和聚乳酸多元醇、聚乙二醇的質(zhì)量比為100：(50-70)：(50-80)。

4.如權(quán)利要求1所述的生物基親水聚氨酯水膨脹彈性體的制備方法，其特征在于，步驟一中所述生物基聚己內(nèi)酯多元醇和聚乳酸多元醇、聚乙二醇的總質(zhì)量與異氰酸酯的質(zhì)量之比為100：(35-45)。

5.如權(quán)利要求1所述的生物基親水聚氨酯水膨脹彈性體的制備方法，其特征在于，步驟一中所述催化劑、水與聚乳酸多元醇的質(zhì)量比為1：(20-50)：(200-300)。

6.如權(quán)利要求1所述的生物基親水聚氨酯水膨脹彈性體的制備方法，其特征在于，步驟一中所述催化劑為有機(jī)錫類催化劑及胺催化劑中的一種。

7.如權(quán)利要求1所述的生物基親水聚氨酯水膨脹彈性體的制備方法，其特征在于，步驟一中所述聚乙二醇選自聚乙二醇500、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000中一種或多種。

8.如權(quán)利要求1所述的生物基親水聚氨酯水膨脹彈性體的制備方法，其特征在于，所述聚乳酸多元醇通過以下方法制備：

9.一種生物基親水聚氨酯水膨脹彈性體，其特征在于，通過如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的生物基親水聚氨酯水膨脹彈性體的制備方法制備。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于聚氨酯材料領(lǐng)域，具體涉及一種生物基親水聚氨酯水膨脹彈性體制備方法，包括以下步驟：步驟一、取異氰酸酯、生物基聚己內(nèi)酯多元醇、聚乳酸多元醇、催化劑、聚乙二醇和水混合均勻，在室溫下反應(yīng)，得到反應(yīng)液；步驟二、將反應(yīng)液進(jìn)行發(fā)泡和熟化，得到所述生物基親水聚氨酯水膨脹彈性。本發(fā)明制備的親水聚氨酯膨脹彈性體具有較好的親水性和穩(wěn)定的水膨脹性能，還具有較好的力學(xué)性能，應(yīng)用前景較好；本發(fā)明制備的生物基親水聚氨酯水膨脹彈性體的制備成本不高，適合大規(guī)模批量生產(chǎn)，有利于生物基親水聚氨酯水膨脹彈性體的應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：何睿,喻學(xué)鋒,陳俊武,邊式,袁奇宇,景毅,柴慶年,孫榮蕓
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6