一種受損聚氨酯材料的修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于聚氨酯材料裂縫修復(fù)研宄技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在紫外光照射條件下實(shí)現(xiàn)受損聚氨酯材料自修復(fù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚氨酯具有高強(qiáng)度、耐摩耗、抗撕裂、繞曲性能好和優(yōu)異的加工性能，同時(shí)其耐油性和耐水性都極為優(yōu)異。近年來(lái)，作為一種新興的有機(jī)高分子材料，因其卓越的性能而被廣泛用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的眾多領(lǐng)域。產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域涉及輕工、化工、電子、紡織、醫(yī)療、建筑、建材、汽車、國(guó)防、航天、航空等，被譽(yù)為“第五大塑料”。
[0003]由于廣泛的應(yīng)用和不同的使用環(huán)境，聚氨酯材料不可避免的會(huì)出現(xiàn)劃痕和裂縫，這些損傷如果不能被及時(shí)的修復(fù)，破損處會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展，不僅會(huì)影響美觀，還會(huì)影響材料的正常使用性能和壽命，特別是對(duì)于防水、防護(hù)、彈性體等產(chǎn)品的正常使用帶來(lái)非常不利的影響。因此需要研發(fā)一種能夠修復(fù)帶有裂縫聚氨酯材料的技術(shù)，在恢復(fù)材料美觀的同時(shí)保證材料的正常使用和延長(zhǎng)材料的使用壽命。
[0004]目前，在聚氨酯材料裂縫修補(bǔ)方面通常采用化學(xué)黏結(jié)劑黏結(jié)法，常用的黏結(jié)劑有以環(huán)氧樹(shù)脂或氨基甲酸乙酰為基體，與硬化劑混合調(diào)和使用。修復(fù)后，黏結(jié)部位明顯，且厚度增加影響正常使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決聚氨酯修復(fù)技術(shù)所存在的不足，本發(fā)明提供了一種修復(fù)效果好、延長(zhǎng)瀝青路面壽命并且能夠通過(guò)紫外光激發(fā)實(shí)現(xiàn)受損聚氨酯自修復(fù)的修復(fù)方法。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:在聚氨酯材料的受損處涂上嵌有氧雜環(huán)丁烷殼聚糖的聚氨酯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的修復(fù)劑，用紫外光照射20?40min，完成聚氨酯材料的自修復(fù)。
[0007]上述修復(fù)劑是用以下方法制成:
[0008](I)將殼聚糖加入濃度為lmol/L的NaOH溶液中至完全溶解，在_2?2°C條件下攪拌24?48h，得到脫乙?；臍ぞ厶?，在-5?0°C冷藏；
[0009](2)將步驟(I)冷藏的經(jīng)過(guò)脫乙酰基的殼聚糖解凍后與過(guò)量異丙醇混合，攪拌I?2h,加入冷卻的3-氯甲基-3-甲基氧雜環(huán)丁烷，殼聚糖與3-氯甲基-3-甲基氧雜環(huán)丁烷的質(zhì)量比為1:0.06?0.1，升溫至80°C，攪拌至反應(yīng)完全，過(guò)濾，用甲醇清洗至中性，在55?65°C下干燥，得到嵌有氧雜環(huán)丁烷的殼聚糖單體；
[0010](3)步驟(2)所得的嵌有氧雜環(huán)丁烷的殼聚糖單體分散在二甲基亞砜溶液里，20?30°C超聲處理11?13h，升溫至80°C，恒溫連續(xù)攪拌47?49h，向混合溶液中加入六亞甲基二異氰酸酯和數(shù)均分子量為380?420的聚乙二醇溶液，使殼聚糖與六亞甲基二異氰酸酯、聚乙二醇的質(zhì)量比為1:8.25?9.25:55.5?77.7，在隊(duì)氣氛下20?30°C攪拌8?12min，得到嵌有氧雜環(huán)丁烷殼聚糖的聚氨酯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的修復(fù)劑。
[0011]本發(fā)明的受損聚氨酯材料的修復(fù)方法是利用殼聚糖嵌有氧雜環(huán)丁烷的聚氨酯修復(fù)劑，在紫外光激發(fā)下合成的物質(zhì)產(chǎn)生自由基，這些自由基重新組合產(chǎn)生新的物質(zhì)，彌補(bǔ)的聚氨酯裂縫的空隙，從而實(shí)現(xiàn)受損聚氨酯自修復(fù)，愈合率較高，以更好的恢復(fù)材料的性能。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為界面損壞后的聚氨酯(試樣一)的光學(xué)顯微鏡照片。
[0013]圖2為修復(fù)后的受損聚氨酯(試樣二)的光學(xué)顯微鏡照片。
具體實(shí)施方案
[0014]現(xiàn)結(jié)合實(shí)驗(yàn)和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，但是本發(fā)明不僅限于下述的實(shí)施情形。
[0015]實(shí)施例1
[0016]按照下述的步驟合成殼聚糖嵌有氧雜環(huán)丁烷的聚氨酯修復(fù)劑:
[0017](I)將2g殼聚糖加入盛放150mL濃度為lmol/L的NaOH溶液的三口燒瓶中，在0°C條件下攪拌30h，得到脫乙?；臍ぞ厶?，0°C下冷藏48h。
[0018](2)將步驟(I)冷藏的脫乙酰基的殼聚糖解凍后與150mL冷卻的異丙醇混合，攪拌Ih,加入0.15g冷卻的3-氯甲基-3-甲基氧雜環(huán)丁烷，殼聚糖與3-氯甲基-3-甲基氧雜環(huán)丁烷的質(zhì)量比為1:0.075，升溫至80°C，攪拌12h至反應(yīng)完全，過(guò)濾，用甲醇清洗至混合液為中性，在60°C下干燥12h，得到嵌有氧雜環(huán)丁烷的殼聚糖單體；
[0019](3)步驟(2)所得的嵌有氧雜環(huán)丁烷的殼聚糖單體分散在120mL的二甲基亞砜溶液里，25°C超聲處理12h，升溫至80°C，恒溫連續(xù)攪拌48h，向混合溶液中加入17.5g六亞甲基二異氰酸酯和120mL數(shù)均分子量為400的聚乙二醇，使殼聚糖與六亞甲基二異氰酸酯、聚乙二醇的質(zhì)量比為1:8.75:66.6，在N2氣氛下25°C攪拌lOmin，攪拌速率為300rpm，得到嵌有氧雜環(huán)丁烷殼聚糖的聚氨酯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的修復(fù)劑。
[0020]本實(shí)施例修復(fù)受損聚氨酯材料的方法是:將上述方法所制備的嵌有氧雜環(huán)丁烷殼聚糖的聚氨酯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的修復(fù)劑涂抹在聚氨酯材料的受損部位，然后用紫外光照射30min，在紫外光的激發(fā)下使聚氨酯材料與修復(fù)劑發(fā)生反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)聚氨酯材料的修復(fù)。
[0021]實(shí)施例2
[0022]本實(shí)施例修復(fù)受損聚氨酯材料的方法是將紫外光照射時(shí)間調(diào)整為20min，其他的操作與實(shí)施例1相同，實(shí)現(xiàn)聚氨酯材料自修復(fù)。
[0023]實(shí)施例3
[0024]本實(shí)施例修復(fù)受損聚氨酯材料的方法是將紫外光照射時(shí)間調(diào)整為40min，其他的操作與實(shí)施例1相同，實(shí)現(xiàn)聚氨酯材料自修復(fù)。
[0025]實(shí)施例4
[0026]上述實(shí)施例1?3的嵌有氧雜環(huán)丁烷殼聚糖的聚氨酯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的修復(fù)劑還可以由以下過(guò)程合成:
[0027](I)將2g殼聚糖加入裝有150mL濃度為lmol/L NaOH溶液的三口燒瓶中，在2°C條件下攪拌24h，得到脫乙?；臍ぞ厶?，-3°C下冷藏48h。
[0028](2)將步驟(I)冷藏的脫乙?；臍ぞ厶墙鈨龊笈c150mL冷卻的異丙醇混合，攪拌1.5h至溶解完全，加入0.12g冷卻的3-氯甲基-3-甲基氧雜環(huán)丁烷，殼聚糖與3-氯甲基-3-甲基氧雜環(huán)丁烷的質(zhì)量比為1:0.06，升溫至80°C，攪拌12h至反應(yīng)完全，過(guò)濾，用甲醇清洗至混合液為中性，在55°C下干燥16h，得到嵌有氧雜環(huán)丁烷的殼聚糖單體；
[0029](3)步驟(2)所得嵌有氧雜環(huán)丁烷的殼聚糖單體分散在10mL的二甲基亞砜溶液里，20°C超聲處理13h，升溫至80°C，恒溫連續(xù)攪拌47h，向混合溶液中加入16.5g六亞甲基二異氰酸酯和10mL數(shù)均分子量為380的聚乙二醇，使殼聚糖與六亞甲基二異氰酸酯、聚乙二醇的質(zhì)量比為1:8.25:55.5，在N2氣氛下20°C攪拌8min，攪拌速率為300rpm，得到嵌有氧雜環(huán)丁烷殼聚糖的聚氨酯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的修復(fù)劑。
[0030]實(shí)施例5
[0031]上述實(shí)施例1?3的殼聚糖嵌有氧雜環(huán)丁烷的聚氨酯修復(fù)劑還可以由以下過(guò)程合成:
[0032](I)將2g殼聚糖加入裝有150mL濃度為lmol/L NaOH溶液的三口燒瓶中，在0°C條件下攪拌24h，得到脫乙?；臍ぞ厶?，0°C下冷藏48h。
[0033](2)將步驟(I)冷藏的脫乙?；臍ぞ厶墙鈨龊笈c150mL冷卻的異丙醇混合，攪拌Ih至溶解完全，加入0.2g冷卻的3-氯甲基-3-甲基氧雜環(huán)丁烷，殼聚糖與3-氯甲基-3-甲基氧雜環(huán)丁烷的質(zhì)量比為1:0.1，升溫至80°C，攪拌12h至反應(yīng)完全，過(guò)濾，用甲醇清洗至混合液為中性，在60°C下干燥12h，得到嵌有氧雜環(huán)丁烷的殼聚糖單體；
[0034](3)步驟(2)所得的嵌有氧雜環(huán)丁烷的殼聚糖單體分散在140mL的二甲基亞砜溶液里，25°C超聲處理12h，升溫至80°C，恒溫連續(xù)攪拌48h，向混合溶液中加入18.5g六亞甲基二異氰酸酯和140mL數(shù)均分子量為420的聚乙二醇，使殼聚糖與六亞甲基二異氰酸酯、聚乙二醇的質(zhì)量比為1:9.25:77.7，在N2氣氛下30°C攪拌8min，攪拌速率為300rpm，得到嵌有氧雜環(huán)丁烷殼聚糖的聚氨酯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的修復(fù)劑。
[0035]為了檢驗(yàn)本發(fā)明的修復(fù)效果，現(xiàn)通過(guò)下述實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證:
[0036](I)制備聚氨酯試樣過(guò)程
[0037]將聚亞酰胺樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂按質(zhì)量配比1:1進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌?，攪拌好后的混合試樣放?0°C烘箱中6h，最終得到聚氨酯試樣。
[0038](2)修復(fù)過(guò)程:嵌有氧雜環(huán)丁烷殼聚糖的聚氨酯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的修復(fù)劑按照實(shí)施例1的方法合成，將界面損壞后的聚氨酯(試樣一)按以下方法進(jìn)行修復(fù):將受損后的聚氨酯材料在受損處涂上嵌有氧雜環(huán)丁烷殼聚糖的聚氨酯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的修復(fù)劑，并在紫外燈光下照射30min，得到試樣二，所得圖1和圖2，其中，圖1是界面損壞后的聚氨酯(試樣一)的光學(xué)顯微鏡照片，經(jīng)檢測(cè)其平均裂縫寬度為8μπι，圖2是修復(fù)后的受損聚氨酯(試樣二)的光學(xué)顯微鏡照片，經(jīng)檢測(cè)其平均裂縫寬度為2 μπι。
[0039]由圖1和圖2對(duì)比可以看出，聚氨酯裂縫明顯減小，局部無(wú)裂縫痕跡，愈合率能夠達(dá)到75%左右，說(shuō)明此修復(fù)劑對(duì)聚氨酯的修復(fù)效果良好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種受損聚氨酯材料的修復(fù)方法，其特征在于:在聚氨酯材料的受損處涂上嵌有氧雜環(huán)丁烷殼聚糖的聚氨酯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的修復(fù)劑，用紫外光照射20?40min，完成聚氨酯材料的自修復(fù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受損聚氨酯材料的修復(fù)方法，其特征在于:所述修復(fù)劑是用以下方法制成: (1)將殼聚糖加入濃度為lmol/L的NaOH溶液中至完全溶解，在_2?2°C條件下攪拌24?48h，得到脫乙?；臍ぞ厶牵?5?0°C冷藏； (2)將步驟(I)冷藏的經(jīng)過(guò)脫乙?；臍ぞ厶墙鈨龊笈c過(guò)量異丙醇混合，攪拌I?2h，加入冷卻的3-氯甲基-3-甲基氧雜環(huán)丁烷，殼聚糖與3-氯甲基-3-甲基氧雜環(huán)丁烷的質(zhì)量比為1:0.06?0.1，升溫至80°C，攪拌至反應(yīng)完全，過(guò)濾，用甲醇清洗至中性，在55?65°C下干燥，得到嵌有氧雜環(huán)丁烷的殼聚糖單體； (3)步驟(2)所得的嵌有氧雜環(huán)丁烷的殼聚糖單體分散在二甲基亞砜溶液里，20?30°C超聲處理11?13h，升溫至80°C，恒溫連續(xù)攪拌47?49h，向混合溶液中加入六亞甲基二異氰酸酯和數(shù)均分子量為380?420的聚乙二醇溶液，使殼聚糖與六亞甲基二異氰酸酯、聚乙二醇的質(zhì)量比為1:8.25?9.25:55.5?77.7，在隊(duì)氣氛下20?30°C攪拌8?12min，得到嵌有氧雜環(huán)丁烷殼聚糖的聚氨酯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的修復(fù)劑。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種受損聚氨酯材料的修復(fù)方法，其是在聚氨酯材料的受損處涂上嵌有氧雜環(huán)丁烷殼聚糖的聚氨酯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的修復(fù)劑，用紫外光照射20～40min，完成聚氨酯材料的自修復(fù)，本發(fā)明的方法能夠彌補(bǔ)的聚氨酯裂縫的空隙，愈合率較高，以更好的恢復(fù)材料的性能。
【IPC分類】C08G18-73, C08G18-48, C08G18-64, C08B37-08, C08J7-12, C08J7-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104725656
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510104124
【發(fā)明人】李蕊, 周天澍, 陳佳奇, 王鵬志, 陳旭
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)安大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年3月10日