本發(fā)明屬于聚氨酯制備，具體涉及到一種動態(tài)共價交聯(lián)的mxene/水性聚氨酯柔性復合涂層的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、聚氨酯作為擁有質(zhì)量輕、穩(wěn)定性好、耐磨性好、耐化學性好、回彈性優(yōu)良及易于改性設(shè)計等優(yōu)點的高分子聚合材料，已被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括日常生活、交通運輸、紡織材料、電子工業(yè)、生物醫(yī)療、航空航天等。但是聚氨酯材料在使用過程中容易受到碰撞、腐蝕、降解等各種因素的影響而出現(xiàn)劃痕、裂紋、外表損傷和老化的現(xiàn)象，造成材料力學性能的下降和影響材料的功能化作用，同時，使用之后的聚氨酯材料存在許多浪費的情況，造成環(huán)境負擔。因此，開發(fā)一種能夠在機械損傷之后自修復的聚氨酯材料可以極大提高材料的使用壽命和拓寬材料的應(yīng)用范圍，具有重要的應(yīng)用價值。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，可通過將修復劑封裝在聚氨酯材料的內(nèi)部，當材料遭受外界損傷時，裝有修復劑的載體釋放修復劑達到修復效果，即外援型自修復材料，但是這種方法會因為聚氨酯材料載體中修復劑的消耗失去自修復效果，不能重復使用。

3、聚氨酯自修復樹脂材料的設(shè)計開發(fā)仍然存在很多問題，專利cn112940214b利用聚氧化丙烯、含醛基的雙端二羥基化合物和二異氰酸酯反應(yīng)預聚，接著加入聚乙烯亞胺溶液制得基于可逆亞胺鍵的自修復聚氨酯sr-pu，雖然合成的聚氨酯彈性體具有良好的力學強度和自修復性能，但其制備過程成本較高，并且修復條件限于弱酸性環(huán)境；專利cn116355173a提出通過環(huán)氧氯丙烷和同時含有伯胺與伯羥基的物質(zhì)對香草醛進行改性，然后將改性后的生物基擴鏈劑引入聚氨酯主鏈，得到含有亞胺鍵的含單個亞胺鍵的自修復可降解生物基聚氨酯，但此種材料一方面由于亞胺鍵的含量較低，其自修復性能有所欠佳，另一方面由于聚合物的分子量較低，其機械性能也有待提升。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

2、鑒于上述和/或現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出了本發(fā)明。

3、因此，本發(fā)明的目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種動態(tài)共價交聯(lián)的mxene/水性聚氨酯柔性復合涂層。

4、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種動態(tài)共價交聯(lián)的mxene/水性聚氨酯柔性復合涂層，其特征在于：所述mxene/水性聚氨酯柔性復合涂層包括苯甲醛改性水性聚氨酯、單寧酸改性的mxene、殼聚糖和去離子水；

5、其中，以質(zhì)量分數(shù)計，苯甲醛改性水性聚氨酯0-80份、單寧酸改性的mxene1-10份、殼聚糖0.5-3份、去離子水50-100份。

6、本發(fā)明的再一個目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種動態(tài)共價交聯(lián)的mxene/水性聚氨酯柔性復合涂層的制備方法。

7、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：將單寧酸改性的mxene和去離子水加入到苯甲醛改性水性聚氨酯中并混合均勻，再加入含量10％的殼聚糖醋酸水溶液并持續(xù)攪拌至分散均勻，最后將涂料涂覆在織物表面，固化干燥得到mxene/水性聚氨酯柔性復合涂層。

8、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述單寧酸改性mxene的制備方法包括，

9、將氟化鋰和鹽酸溶液在聚四氟乙烯燒杯中混合，在室溫下連續(xù)攪拌0.5-1h；然后將升溫至30-60℃且在30分鐘內(nèi)逐漸加入碳鈦化鋁粉末，攪拌12-24h；之后將反應(yīng)液用60-100份去離子水多次洗滌直至清液ph大于5，隨后加入無水乙醇在冰水浴下超聲1-3h；超聲結(jié)束后以轉(zhuǎn)速5000-10000r的速度將混合物離心20min，除去上清液，再加入40-60份去離子水2000-5000r離心5min得到上清液；最后將上清液冷凍干燥24-48h得到mxene粉末；

10、將mxene粉末均勻分散在水中，與單寧酸單體均勻混合，在0-5℃的冰水浴中超聲0.5-2h得單寧酸改性的mxene水分散液，經(jīng)過冷凍干燥24-60h得到單寧酸改性mxene。

11、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述苯甲醛改性水性聚氨酯的制備方法包括，

12、將異佛爾酮二異氰酸酯、分子量1000的聚己內(nèi)酯二醇和二月桂酸二丁基錫加入丙酮中混合均勻，然后通入n2，加熱到50-80℃反應(yīng)2-5h，將改性乙烯基苯甲醛單體加入反應(yīng)1-3h后再加入二羥甲基丙酸持續(xù)加熱1-3h，降溫至40℃后加入三乙胺和去離子水，攪拌形成乳液，即得到苯甲醛改性水性聚氨酯。

13、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述改性乙烯基苯甲醛單體的制備方法包括，

14、將0.5-5份的4-乙烯基苯甲醛單體、0.5-2份的硫代甘油、0.1-0.5份的二苯基磷和5-20份丙酮均勻混合后，在40-60℃反應(yīng)2-5小時得改性乙烯基苯甲醛單體。

15、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述固化條件為溫度50-90℃，時間0.5-1h。

16、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述以質(zhì)量分數(shù)計，氟化鋰為1-6份，鹽酸溶液為50-100份，碳鈦化鋁粉末為5-20份，無水乙醇為80-120份，mxene納米片為0.5-15份，單寧酸單體為0.5-3份。

17、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述以質(zhì)量分數(shù)計，異佛爾酮二異氰酸酯為2-10份，聚己內(nèi)酯二醇為10-25份，二月桂酸二丁基錫為0.2-1份，丙酮為50-150份，改性乙烯基苯甲醛單體為1-5份，二羥甲基丙酸為0.5-3份，三乙胺為1-5份，20-50份去離子水。

18、作為本發(fā)明所述制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述mxene/水性聚氨酯復合涂料可以通過浸涂、輥涂、噴涂、熱壓和印花的方式涂覆到基材表面，涂層厚度在20-200μm。

19、本發(fā)明的另一個目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種mxene/水性聚氨酯柔性復合涂層在人機交互、健康監(jiān)測、可穿戴電子設(shè)備柔性傳感器領(lǐng)域中的應(yīng)用。

20、本發(fā)明有益效果：

21、(1)本發(fā)明本發(fā)明制備的mxene/水性聚氨酯復合涂層擁有良好的斷裂強度和斷裂伸長率，結(jié)合涂層良好的導電性，涂層制備的傳感器具有良好的應(yīng)力應(yīng)變傳感能力，雙模態(tài)傳感響應(yīng)可用于人體運動監(jiān)測，在功能柔性電子領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。

22、(2)普通導電填料摻雜的復合涂層會影響復合材料的柔韌性和自修復性能，本發(fā)明基于動態(tài)可逆亞胺鍵與聚合物分子鏈間的強氫鍵作用力，表現(xiàn)出極其優(yōu)異的自修復能力，同時在斷裂修復后仍可恢復其傳感性能。

23、(3)本發(fā)明制備的mxene/水性聚氨酯復合涂層可以應(yīng)用于織物、皮革等基材表面并賦予其優(yōu)異的抗菌性；且工藝簡單，以水作為溶劑，綠色環(huán)保，對紡織品材料產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

技術(shù)特征：

1.一種動態(tài)共價交聯(lián)的mxene/水性聚氨酯柔性復合涂層，其特征在于：所述mxene/水性聚氨酯柔性復合涂層包括苯甲醛改性水性聚氨酯、單寧酸改性的mxene、殼聚糖和去離子水；

2.如權(quán)利要求1所述的mxene/水性聚氨酯柔性復合涂層的制備方法，其特征在于：包括，

3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述單寧酸改性mxene的制備方法包括，

4.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述苯甲醛改性水性聚氨酯的制備方法包括，

5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于：所述改性乙烯基苯甲醛單體的制備方法包括，

6.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述固化條件為溫度50-90℃，時間0.5-1h。

7.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于：所述以質(zhì)量分數(shù)計，氟化鋰為1-6份，鹽酸溶液為50-100份，碳鈦化鋁粉末為5-20份，無水乙醇為80-120份，mxene納米片為0.5-15份，單寧酸單體為0.5-3份。

8.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于：所述以質(zhì)量分數(shù)計，異佛爾酮二異氰酸酯為2-10份，聚己內(nèi)酯二醇為10-25份，二月桂酸二丁基錫為0.2-1份，丙酮為50-150份，改性乙烯基苯甲醛單體為1-5份，二羥甲基丙酸為0.5-3份，三乙胺為1-5份，20-50份去離子水。

9.如權(quán)利要求1所述的mxene/水性聚氨酯柔性復合涂層，其特征在于：所述mxene/水性聚氨酯復合涂料可以通過浸涂、輥涂、噴涂、熱壓和印花的方式涂覆到基材表面，涂層厚度在20-200μm。

10.如權(quán)利要求1所述的mxene/水性聚氨酯柔性復合涂層在人機交互、健康監(jiān)測、可穿戴電子設(shè)備柔性傳感器領(lǐng)域中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種動態(tài)共價交聯(lián)的MXene/水性聚氨酯復合柔性涂層的制備方法及其應(yīng)用，包括，該涂層主要通過動態(tài)席夫堿鍵交聯(lián)方法制成，所用原料的重量份比為：2?10份二異氰酸酯、10?25份聚二元醇、2?3份硫代甘油改性乙烯基苯甲醛單體、1.5?2份水性封端劑、0.2?1份催化劑、50?150份丙酮、1?5份三乙胺、30?100份去離子水、1?4份單寧酸改性的MXene和0.5?3份殼聚糖。本發(fā)明制備的聚氨酯樹脂具有優(yōu)異的機械性能和較高的柔韌性；當該樹脂用于織物涂層時，展現(xiàn)出卓越的自修復性能。結(jié)合導電填料MXene的優(yōu)異導電性，該涂層具備良好的雙模態(tài)傳感能力(應(yīng)變傳感和應(yīng)力傳感)。此外，殼聚糖和單寧酸改性MXene的協(xié)同抗菌能力使得該涂層還具備良好的抗菌效果。

技術(shù)研發(fā)人員：陳坤林,張航,臧雪妍,張雪涵
受保護的技術(shù)使用者：江南大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6