本發(fā)明涉及一種功能化端羥基聚丁二烯基聚氨酯彈性體的制備方法。

背景技術(shù)：

1、微裂紋的產(chǎn)生是一種影響端羥基聚丁二烯(htpb)基聚氨酯彈性體壽命的重要因素之一，但微裂紋的產(chǎn)生和衍化機(jī)制尚未明確。彈性體的使用壽命通常采用力學(xué)特性進(jìn)行聚氨酯彈性體的壽命評(píng)估。微裂紋對(duì)其力學(xué)性能有直接影響，但其影響為非線性過程，表現(xiàn)為初期微裂紋產(chǎn)生和累計(jì)過程，對(duì)其力學(xué)性能影響不顯著；基于某臨界點(diǎn)使其力學(xué)性能突變，表現(xiàn)為彈性體的斷裂。因此微裂紋的產(chǎn)生、衍化過程難以與其力學(xué)性能變化構(gòu)建直接對(duì)應(yīng)關(guān)系。

2、端羥基聚丁二烯(htpb)基聚氨酯彈性體是一種由htpb為軟段，異氰酸酯以及小分子二元醇為硬段嵌段而成的聚合物。在聚氨酯體系中，由于低聚物多元醇分子鏈較長，柔性較好，因而被稱為柔性鏈段或軟段；由異氰酸酯與小分子二元醇共同組成的部分分子鏈較短，相對(duì)而言剛性較好，因而稱為剛性鏈段或硬段，因此認(rèn)為聚氨酯的分子鏈?zhǔn)怯绍浂魏陀捕谓M成的。但是軟硬段的劃分為行業(yè)約定俗成，尚未有明確的具體劃分邊界，所以彈性體微裂紋產(chǎn)生于硬段部分還是軟段部分尚不明確?，F(xiàn)有測試方法難以區(qū)分彈性體中缺陷微裂紋的出現(xiàn)位置，并與彈性體澆鑄過程中所使用的化學(xué)試劑的分子式建立直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此有必要通過分子的標(biāo)記建立直接的分子位置示蹤，從而形成微觀尺寸(如缺陷裂紋)等與原子尺度分子位置的可視圖形化對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)。熒光標(biāo)記法是一種常用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，可將其應(yīng)用于材料科學(xué)領(lǐng)域的微裂紋衍生過程探究中。因此，探索htpb改性方法，賦予其熒光性能，將極大豐富htpb基聚氨酯彈性體的應(yīng)用范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有測試方法難以區(qū)分端羥基聚丁二烯基聚氨酯彈性體中缺陷微裂紋的出現(xiàn)的位置，無法通過分子的標(biāo)記建立直接的分子位置示蹤，從而形成微觀尺寸，如缺陷裂紋等與原子尺度分子位置的可視圖形化對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)的問題，而提供一種具有熒光響應(yīng)的功能化端羥基聚丁二烯基聚氨酯彈性體的制備方法。

2、為了建立微觀尺寸與原子尺度分子位置的可視圖形化對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)，本發(fā)明采用熒光標(biāo)記法這種無損、非接觸的測量方式，設(shè)計(jì)構(gòu)建了具有熒光性能的分子材料；即制備出了1-萘胺修飾的端羥基聚丁二烯(n-htpb)，實(shí)現(xiàn)了端羥基聚丁二烯中支鏈-1,4丁二烯分子鏈的支鏈修飾，使其具備熒光性能；并且以n-htpb為軟段合成了熒光聚氨酯彈性體，實(shí)現(xiàn)了聚氨酯彈性體的軟段熒光修飾；為探究聚氨酯彈性體在受到外部應(yīng)力作用時(shí)的微裂紋產(chǎn)生機(jī)理提供了具體案例。

3、一種具有熒光響應(yīng)的功能化端羥基聚丁二烯基聚氨酯彈性體的制備方法，具體是按以下步驟完成的：

4、一、制備功能化端羥基聚丁二烯：

5、①、將端羥基聚丁二烯溶于四氫呋喃中，然后在攪拌的條件下加入濃鹽酸，攪拌反應(yīng)一段時(shí)間，再加入碳酸鈉，攪拌反應(yīng)一段時(shí)間，得到溶液a；

6、②、向溶液a中加入1-萘胺，攪拌反應(yīng)一段時(shí)間，再加入無水硫酸鎂，靜置一段時(shí)間，再使用布式漏斗進(jìn)行過濾，棄掉沉淀物質(zhì)，收集澄清的濾液；利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在30℃～50℃下對(duì)澄清的濾液進(jìn)行旋蒸除去溶劑，得到沉淀物質(zhì)；對(duì)沉淀物質(zhì)進(jìn)行洗滌，再放入真空干燥箱中真空干燥一段時(shí)間，得到功能化端羥基聚丁二烯；

7、二、制備具有熒光響應(yīng)的功能化端羥基聚丁二烯基聚氨酯彈性體：

8、①、將功能化端羥基聚丁二烯溶于四氫呋喃中，然后加入甲苯二異氰酸甲酯，攪拌均勻后加入二月桂酸二丁基錫，室溫下攪拌一段時(shí)間，得到預(yù)聚物；

9、②、向預(yù)聚物中加入1,4-丁二醇，室溫下反應(yīng)一段時(shí)間，再倒入模具中放置一段時(shí)間成膜干燥，得到初步干燥的聚氨酯彈性體；將初步干燥的聚氨酯彈性體放入真空烘箱中進(jìn)一步干燥，得到具有熒光響應(yīng)的功能化端羥基聚丁二烯基聚氨酯彈性體。

10、本發(fā)明的原理：

11、本發(fā)明通過采用經(jīng)典的有機(jī)取代、加成反應(yīng)合成了1-萘胺修飾的端羥基聚丁二烯(n-htpb)，制備出具備熒光性能的功能化端羥基聚丁二烯，進(jìn)一步將其作為軟段合成了熒光強(qiáng)度可調(diào)控的聚氨酯彈性體，構(gòu)建了聚氨酯彈性體拉伸應(yīng)變量與熒光強(qiáng)度變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

12、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較具有的顯著效果是:

13、一、本發(fā)明所制備的功能化端羥基聚丁二烯，可以高效、精準(zhǔn)地控制1-萘胺在端羥基聚丁二烯中的取代位置；相較于其他分子鏈嫁接方法，此方法反應(yīng)條件溫和、工藝步驟簡單，反應(yīng)容易控制，所用設(shè)備不需要高能耗，經(jīng)濟(jì)性好；

14、二、本發(fā)明所制備的功能化端羥基聚丁二烯具有熒光性能；

15、三、本發(fā)明所制備的功能化端羥基聚丁二烯賦予了其相對(duì)應(yīng)聚氨酯彈性體具有可調(diào)控的熒光強(qiáng)度；

16、四、本發(fā)明探究了軟段熒光修飾的聚氨酯彈性體在不同拉伸應(yīng)變下的熒光強(qiáng)度變化。

技術(shù)特征：

1.一種具有熒光響應(yīng)的功能化端羥基聚丁二烯基聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于所述制備方法具體是按以下步驟完成的：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有熒光響應(yīng)的功能化端羥基聚丁二烯基聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟一①中所述的端羥基聚丁二烯的質(zhì)量與四氫呋喃的體積比為10g:(15ml～25ml)；步驟一①中所述的端羥基聚丁二烯的質(zhì)量與濃鹽酸的體積比為10g:(0.21ml～0.24ml)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有熒光響應(yīng)的功能化端羥基聚丁二烯基聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟一①中所述的濃鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37％；步驟一①中所述的碳酸鈉的質(zhì)量與濃鹽酸的體積比為0.160g:(0.21ml～0.24ml)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有熒光響應(yīng)的功能化端羥基聚丁二烯基聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟一①中將端羥基聚丁二烯溶于四氫呋喃中，然后在攪拌的條件下加入濃鹽酸，攪拌反應(yīng)0.5h～6h，再加入碳酸鈉，攪拌反應(yīng)0.5h～3h，得到溶液a。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有熒光響應(yīng)的功能化端羥基聚丁二烯基聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟一①中所述的端羥基聚丁二烯與步驟一②中所述的1-萘胺的質(zhì)量比為10g:(0.3g～0.4g)；步驟一①中所述的端羥基聚丁二烯與步驟一②中所述的無水硫酸鎂的質(zhì)量比為10g:(0.4g～0.6g)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有熒光響應(yīng)的功能化端羥基聚丁二烯基聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟一②中所述的攪拌反應(yīng)的時(shí)間為2h～5h；步驟一②中所述的靜置的時(shí)間為0.5h～12h；步驟一②中使用無水乙醇對(duì)沉淀物質(zhì)進(jìn)行洗滌3次～5次；步驟一②中所述的真空干燥的溫度為40℃～60℃，真空干燥的時(shí)間為8h～12h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有熒光響應(yīng)的功能化端羥基聚丁二烯基聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟二①中所述的功能化端羥基聚丁二烯的質(zhì)量與四氫呋喃的體積比為5g:10ml；步驟二①中所述的功能化端羥基聚丁二烯與甲苯二異氰酸甲酯的質(zhì)量比為5:(1.5～1.6)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有熒光響應(yīng)的功能化端羥基聚丁二烯基聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟二①中所述的功能化端羥基聚丁二烯與二月桂酸二丁基錫的質(zhì)量比為1:(0.005～0.02)；步驟二①中室溫下攪拌的時(shí)間為1h～2h。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有熒光響應(yīng)的功能化端羥基聚丁二烯基聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟二②中所述的1,4-丁二醇與步驟二①中所述的功能化端羥基聚丁二烯的質(zhì)量比為(0.5g～0.6g):5g；步驟二②中向預(yù)聚物中加入1,4-丁二醇，室溫下反應(yīng)0.5h～1h。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有熒光響應(yīng)的功能化端羥基聚丁二烯基聚氨酯彈性體的制備方法，其特征在于步驟二②中倒入模具中放置45h～50h成膜干燥；步驟二②中將初步干燥的聚氨酯彈性體放入溫度為65℃～75℃的真空烘箱中干燥20h～25h。

技術(shù)總結(jié)
一種具有熒光響應(yīng)的功能化端羥基聚丁二烯基聚氨酯彈性體的制備方法，它涉及一種功能化端羥基聚丁二烯的制備方法。本發(fā)明為了建立微觀尺寸與原子尺度分子位置的可視圖形化對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)，本發(fā)明采用熒光標(biāo)記法這種無損、非接觸的測量方式，設(shè)計(jì)構(gòu)建了具有熒光性能的分子材料；即制備出了1?萘胺修飾的端羥基聚丁二烯，實(shí)現(xiàn)了端羥基聚丁二烯中支鏈?1,4丁二烯分子鏈的支鏈修飾，使其具備熒光性能；并且以功能化端羥基聚丁二烯為軟段合成了熒光聚氨酯彈性體，實(shí)現(xiàn)了聚氨酯彈性體的軟段熒光修飾；為探究聚氨酯彈性體在受到外部應(yīng)力作用時(shí)的微裂紋產(chǎn)生機(jī)理提供了具體案例。本發(fā)明可獲得一種具有熒光響應(yīng)的功能化端羥基聚丁二烯基聚氨酯彈性體。

技術(shù)研發(fā)人員：李春香,田文雪,周麗,王曉茹,李淑淼,紀(jì)文超,孫文聰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6