可图案化的生物基水性聚氨酯及其制备方法

本发明属于聚氨酯制备，涉及可图案化的生物基水性聚氨酯，本发明还涉及可图案化的生物基水性聚氨酯的制备方法。

背景技术：

1、近年来，聚氨酯因其易于制备且设计性强等优点而备受关注。特别是水性聚氨酯不仅具有优异的机械性能和自固化性能，且可以显着降低挥发性有机化合物的排放，符合绿色化学的要求，因此被广泛应用于家具、生物医学和可穿戴设备等领域。但是，传统水性聚氨酯材料一般由石油化工原料组成，原料具有不可降解性、制品具有不可回收性，故开发储量丰富的可再生生物质资源来替代传统化石资源等不可再生资源来制备高性能生物基水性聚氨酯势在必行。

2、有机发光材料因其具有优异的光学性能和多元化应用特点，成为防伪、光电子器件和生物医学等领域的研究热点之一。以聚合物为基体的光致发光材料具有良好的成膜能力和可调控的透明性，同时可赋予所得薄膜以良好的柔性、可拉伸性、可加工性和热稳定性等图案化应用性能，因此适于有机光致发光薄膜的可控构筑及其拓展应用。目前，在光致发光聚氨酯材料相关技术中，光致发光基元多为无机纳米填料，常见有碳量子点、钙钛矿量子点等，与聚氨酯基底的相容性较差，从而导致了较差机械性能。因此，针对聚氨酯材料在图案化应用中的上述问题，亟需提供一种具有光致发光和良好机械性能的生物基水性聚氨酯。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供可图案化的生物基水性聚氨酯的制备方法，该方法制备的聚氨酯材料具备较好的机械性能和印刷性能，从而可进行图案化应用。

2、本发明的另一目的是提供可图案化的生物基水性聚氨酯。

3、本发明所采用的第一种技术方案是，可图案化的生物基水性聚氨酯的制备方法，具体包括如下步骤：

4、步骤1，制备生物基水性聚氨酯预聚体；

5、步骤2，根据步骤1所得产物制备生物基水性聚氨酯乳液；

6、步骤3，将有机发光小分子n,n-二甲基甲酰胺溶液加入步骤2制备的生物基水性聚氨酯乳液中，制备生物基水性聚氨酯。

7、本发明第一种技术方案的特点还在于：

8、步骤1的具体过程为：

9、将脂肪族二异氰酸酯、植物油基多元醇和内乳化剂2,2-二羟甲基丁酸在78～90℃氮气条件下搅拌2～4h，然后加入糖基多元醇在78～90℃氮气条件下搅拌1～2h，反应过程通过丙酮调节体系粘度至5～80mpa·s，反应结束得到生物基水性聚氨酯预聚体。

10、步骤1中，脂肪族二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯和1,4-环亚己基二异氰酸酯中的任意一种；

11、植物油基多元醇为蓖麻油基多元醇、大豆油基多元醇、桐油基多元醇、亚麻籽基多元醇和菜籽油基多元醇中的任意一种；

12、糖基多元醇为山梨糖醇基多元醇、木糖基多元醇和蔗糖基多元醇中的任意一种或两种。

13、步骤1中，脂肪族二异氰酸酯的异氰酸酯基团、生物基多元醇的羟基和2,2-二羟甲基丁酸的羟基的摩尔比为1.75：1～1.16：0.58～0.74；

14、生物基多元醇的羟基包括植物油基多元醇的羟基和糖基多元醇的羟基；

15、植物油基多元醇与糖基多元醇的摩尔比为1：0～0.6。

16、步骤2的具体过程为：

17、将步骤1制备的生物基水性聚氨酯预聚体降至室温，加入三乙胺搅拌30min后转移至转速为1500～2500r/min的分散机内，加入去离子水搅拌条件1～2h，除去丙酮溶剂后生物基水性聚氨酯乳液，生物基水性聚氨酯乳液的固含量为10％～30％。

18、步骤2中的三乙胺与步骤1中的2,2-二羟甲基丁酸的摩尔比为1:1。

19、步骤3的具体过程为：将有机小分子n,n-二甲基甲酰胺溶液加入步骤2所得的生物基水性聚氨酯乳液中，室温搅拌0.5～1h，即得。

20、步骤3中，生物基水性聚氨酯乳液与有机发光小分子n,n-二甲基甲酰胺溶液的干重质量比为1：0.0005～0.05。

21、步骤3中，有机发光小分子n,n-二甲基甲酰胺溶液的质量浓度为10～20mg/ml。

22、本发明采用的第二种技术方案是，可图案化的生物基水性聚氨酯，采用生物基水性聚氨酯的制备方法制得。

23、本发明的有益效果如下：

24、1)本发明合成使用植物油基多元醇为柔性链段，糖基多元醇为刚性链段，可自由调节聚氨酯材料的柔韧性，从而实现材料的拉伸性能和光致发光性能的协同耦合。

25、2)本发明合成使用的聚氨酯基底为生物基水性聚氨酯，其生物基原材料来源广泛兼具环保效益，且制备工艺简单易行。

26、3)本发明合成使用的有机小分子发光的氨基与生物基水性聚氨酯的氨基甲酸酯形成的氢键可实现断裂-重组的可逆过程，使得所得材料具有良好的形状记忆功能。

技术特征：

1.可图案化的生物基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的可图案化的生物基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述步骤1的具体过程为：

3.根据权利要求2所述的可图案化的生物基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，脂肪族二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯和1，4-环亚己基二异氰酸酯中的任意一种；

4.根据权利要求2所述的可图案化的生物基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，脂肪族二异氰酸酯的异氰酸酯基团、生物基多元醇的羟基和2,2-二羟甲基丁酸的羟基的摩尔比为1.75：1～1.16：0.58～0.74；

5.根据权利要求2所述的可图案化的生物基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程为：

6.根据权利要求5所述的可图案化的生物基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述步骤2中的三乙胺与步骤1中的2,2-二羟甲基丁酸的摩尔比为1:1。

7.根据权利要求5所述的可图案化的生物基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述步骤3的具体过程为：将有机小分子n,n-二甲基甲酰胺溶液加入步骤2所得的生物基水性聚氨酯乳液中，室温搅拌0.5～1h，即得。

8.根据权利要求7所述的可图案化的生物基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，生物基水性聚氨酯乳液与有机发光小分子n,n-二甲基甲酰胺溶液的干重质量比为1：0.0005～0.05。

9.根据权利要求8所述的可图案化的生物基水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，有机发光小分子n,n-二甲基甲酰胺溶液的质量浓度为10～20mg/ml。

10.可图案化的生物基水性聚氨酯，其特征在于，采用如权利要求1～9任一权利要求所述的生物基水性聚氨酯的制备方法制得。

技术总结
本发明公开了可图案化的生物基水性聚氨酯的制备方法，具体包括如下步骤：步骤1，制备生物基水性聚氨酯预聚体；步骤2，根据步骤1所得产物制备生物基水性聚氨酯乳液；步骤3，将有机发光小分子N,N‑二甲基甲酰胺溶液加入步骤2制备的生物基水性聚氨酯乳液中，制备生物基水性聚氨酯。本发明还公开了根据上述制备方法得到的可图案化的生物基水性聚氨酯，本发明制备的聚氨酯能够兼顾机械性能、光致发光、形状记忆、可回收和防紫外性能的图案化应用性能。

技术研发人员：石佳博,盛理,吴晓毅,陈萌
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23