CN110041491A - 一种高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体及制备方法 - Google Patents

一种高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体及制备方法，由二异氰酸酯与聚醚二元醇生成的预聚体分别经2,6‑二氨基吡啶和胱胺两次扩链合成。在主链上引入吡啶配体单元，通过金属离子的配位作用在分子链间形成配位键，产生链间可逆分子级愈合，同时充当动态交联点起到限制分子链滑移的作用，帮助提升力学性能，二次扩链将双硫键引入大分子主链利用其可逆交换反应协效提升自修复能力。自修复效率可达85％以上、拉伸强度不低于8MPa、韧性不低于40MJ/m3。本发明兼顾提升力学性能与自修复能力，可应对复杂形变保持材料的完整性和功能性，在柔性电子设备领域具有很高的应用价值。

Description

一种高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体及制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体及制备方法。
背景技术
自修复高分子材料可应对物理损伤帮助恢复功能，使其可靠性和使用周期得到大幅提升。实际应用中要求自修复材料能适应复杂形变保持功能的稳健可靠和高效恢复能力，因此它应具备高拉伸强度、高韧性、高延伸率和高修复率即“一体四高”的优异综合性能。
将动态共价键和非共价键引入大分子可产生各类刺激诱导自修复行为的凝胶和弹性体，然而上述三项力学性能及其修复效率的同步提升依然是巨大的挑战，因为两种性能对链段运动的依赖具有竞争性。据文献报道，多种类型的动态共价键如Diels-Alder加成、双硫键、硫脲键、双硒键、烷氧键、酰腙键，以及非共价键作用力如氢键、离子键、金属离子-配体配位键、主-客体相互作用、π-π相互作用，已开发用于构建本征型自修复能力。Yoshie[Polymer,2011,52, 6074-6079]等采用蒽基封端的聚酯型聚氨酯与马来酰亚胺衍生物通过Diels-Alder 加成反应制备出拉伸强度～27MPa、断裂伸长率～1000％的交联聚合物，但修复后的拉伸强度衰减到～11MPa，断裂伸长率降低到～900％。Xu[Chemistry ofMaterials,2018,30,6026-6039]等人用二官能度和三官能度的聚氧化丙烯通过异氰酸酯基进行扩链和交联，然后用咪唑衍生物进行封端，通过锌离子与咪唑衍生物的配位作用诱导产生几乎100％的修复率，但拉伸强度则仅有2.26MPa。故从分子结构设计的角度平衡两者对链段运动的竞争性依赖关系来实现同步提升具有重要的意义。本发明利用配位键的非共价键作用力构筑分子链间的动态交联点，搭配双硫键的可逆交换反应来实现力学性能和修复效率的协效同步提升。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体及其制备方法，通过本发明方法制备出的热塑性聚氨酯脲弹性体具有优异力学性能和超高的自修复效率。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体，其中，所述高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体合成单体包含二异氰酸酯、胱胺、2,6-二氨基吡啶、聚醚二元醇，化学结构式如下：
优选地，所述高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体化学结构式中 R1为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷-4-4’-二异氰酸酯(MDI)、1,6-己二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯 (HMDI)主链中的一种。
优选地，所述高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体化学结构式中 R2为聚氧化丙烯醚二醇、聚四亚甲基醚二醇的一种，分子量400～6000g/mol。
优选地，所述高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体化学结构式中 0.5≤x/y≤2.0，本发明经大量实验表明，将二者比值控制该范围内，有助于调控分子量、胱胺与2,6-二氨基吡啶相对含量，可获得力学强度和自修复能力优异的聚氨酯脲弹性体。
优选地，所述高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性，还包含金属化合物提供多价金属离子与2,6-二氨基吡啶单元进行配位，金属化合物为氯化锌、硫酸锌、三氟甲磺酸锌、氯化铁、硫酸铁、三氟甲烷磺酸铕(Ⅲ)、氯化铕(Ⅱ)中的一种。
优选地，所述高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体的拉伸强度至少为8MPa、韧性至少为40MJ/m3。
优选地，所述高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体的伸长率修复率至少为85％。
本发明还提供所述高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体的制备方法，包括如下步骤。
步骤(1)：将定量聚醚二元醇投入反应器中，升温减压除水，按设定配比投入定量二异氰酸酯，在设定温度和氮气保护下反应1～2小时，加入催化剂继续反应1～2小时，得到异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚体，氮气保护备用。
步骤(2)：将定量2,6-二氨基吡啶和步骤(1)所得聚氨酯预聚体投入反应器，加入稀释剂，在搅拌条件和设定温度下反应1～4小时进行一次扩链，按设定配比投入封端剂继续反应0.5～2小时，得到封端剂封端的聚氨酯脲预聚体。
步骤(3)：向步骤(2)聚氨酯脲预聚体中投入定量胱胺，补加稀释剂，在搅拌条件和设定温度下反应1～4小时进行二次扩链，按设定配比投入定量金属化合物搅拌0.5～1小时，除去稀释剂、造粒得到高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体。
具体地，所述步骤(1)中，减压除水过程温度控制在105～120℃之间，真空度不大于-0.09MPa，反应过程温度控制在70～80℃之间。
具体地，所述步骤(2)和(3)中，反应温度控制在70～80℃之间。
优选地，所述步骤(1)中，聚醚二元醇为聚氧化丙烯醚二醇、聚四亚甲基醚二醇的一种，数均分子量400～6000g/mol。
优选地，所述步骤(1)中，二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷-4-4’-二异氰酸酯(MDI)、1,6-己二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)的一种。
优选地，所述步骤(1)中，催化剂为二月桂酸二丁基锡、四甲基丁二胺、三亚乙基二胺、辛酸亚锡中的一种或两种混合物，投入量为活泼氢摩尔量的 0.001～0.003％。
优选地，所述步骤(1)中，封端剂为对氯苯酚、对溴苯酚、对硝基苯酚、 2-吡啶酚、3-羟基吡啶、8-羟基喹啉、苯硫酚、2-巯基吡啶、三氟乙醇、三氯乙醇、2-乙基己醇、N,N-二丁基羟基乙酰胺、N-羟基琥珀酰亚胺,N-吗啉代乙醇,N- 吗啉代乙醇,2,2'-二甲基-1,3-二氧戊环-4-甲醇,3-噁唑烷乙醇，2-羟乙基吡啶，甲乙酮肟，乙酰苯胺，N-甲基乙酰胺，己内酰胺，2-甲基咪唑、N-乙基-4-甲基咪唑， 3,5-二甲基吡唑中的一种。
优选地，所述步骤(2)中，稀释剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、氯仿、二氧六环中的一种。
优选地，所述步骤(3)中，2,6-二氨基吡啶单元与金属化合物的摩尔比为配位比，配位比值为(2～6):1，金属化合物为氯化锌、硫酸锌、三氟甲磺酸锌、氯化铁、硫酸铁、三氟甲烷磺酸铕(Ⅲ)、氯化铕(Ⅱ)中的一种，2,6-二氨基吡啶单元与金属化合物的摩尔比为(2～6):1。
优选地，所述步骤(1)中，定义R值为异氰酸酯基与活泼氢的摩尔比，则有2.0≤R值≤3.0，本发明经大量实验表明，将R值控制该范围内，可有效调控胱胺与2,6-二氨基吡啶的总含量，有助于提高聚氨酯脲的自修复能力，还能提高力学强度。
优选地，所述步骤(1)中，定义R’值为扩链剂活泼氢与封端剂的摩尔比，则有0.92≤R’值≤0.98，本发明经大量实验表明，将R’值控制该范围内，可有效调控分子量，避免反应体系凝胶。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明在主链上引入吡啶配体单元，通过金属离子的配位作用在分子链间形成配位键，产生链间可逆分子级愈合，同时充当动态交联点起到限制分子链滑移的作用，帮助提升力学性能，二次扩链将双硫键引入大分子主链利用其可逆交换反应协效提升自修复能力。二元胺进行扩链产生的脲基甲酸酯或脲基，能形成比氨基甲酸酯内聚能更高的氢键，使得弹性体的力学强度得到显著提高。本发明兼顾提升力学性能与自修复能力，可应对复杂形变保持材料的完整性和功能性，在柔性电子设备领域具有很高的应用价值。
附图说明
图1是本发明实施例2制得的高强度自修复热塑性聚氨酯脲弹性体的应力-应变曲线。
图2是本发明实施例5制得的高强度自修复热塑性聚氨酯脲弹性体的应力-应变曲线。
图3是本发明对比例1制得的高强度自修复热塑性聚氨酯脲弹性体的应力-应变曲线。
图4是本发明对比例2制得的高强度自修复热塑性聚氨酯脲弹性体的应力-应变曲线。
具体实施实例
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施例及对比例中实验所用的原料如下，但是不限于以下原料，本发明只是以下述原料为具体例子来进一步具体说明本申请中所述高强度高韧性自修复聚氨酯脲弹性体的效果：
聚醚二元醇：聚氧化丙烯醚二醇，PPG2000，数均分子量2000g/mol，购于一诺威。
二异氰酸酯：MDI-100，购于烟台万华。
2,6-二氨基吡啶，购于阿达玛斯。
催化剂：二月桂酸二丁基锡，购于阿拉丁。
胱胺；由胱胺盐酸盐碱中和制备，胱胺盐酸盐购于安耐吉。
封端剂：对氯苯酚，购于阿拉丁。
稀释剂：N,N-二甲基甲酰胺，购于阿拉丁。
金属化合物：三氟甲磺酸锌，购于阿拉丁。
本发明实施例及对比例中各性能测试方法如下。
力学性能：拉伸强度、断裂伸长率参考GB/T 528-2009规定的方法测试，在25℃下测试，拉伸速率100mm/min，韧性由应力-应变曲线的积分面积计算而得。
修复修复后力学性能及修复率：用刀片在哑铃型样条中间位置切断，拼接切面并在80℃下调节24小时后参考GB/T 528-2009规定的方法测试拉伸强度、断裂伸长率，根据应力-应变曲线的积分面积计算韧性，修复率＝原始样条断裂伸长率/修复样条断裂伸长率×100％。
实施例1
步骤(1)：R值设定为2.0，将0.010mol(20.000g)PPG2000投入反应器中，温度升至120℃，真空度保持在-0.095MPa搅拌下除水1小时，温度降低至80℃，通入氮气进行保护，投入0.020mol(5.005g)MDI-100，搅拌反应1.5小时后，加入2.000×10-6mol二月桂酸二丁基锡继续反应1.5小时，得到异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚体，氮气保护备用。
步骤(2)：x/y比值设定为1.5，将0.002mol(0.218g)2,6-二氨基吡啶溶于 10mL N,N-二甲基甲酰胺，投入步骤(1)所得预聚体中，温度保持在80℃，通氮气进行保护，反应2小时后，投入0.016mol(2.057g)对氯苯酚继续反应1小时，得到封端剂封端的聚氨酯脲预聚体。
步骤(3)：R’值设定为0.95，配位比设定为4:1，将7.600×10-3mol (1.218g)胱胺投入步骤(2)所得预聚体中，温度保持在80℃，补加20mL N,N-二甲基甲酰胺调节粘度，继续反应2小时后，投入5.000×10-4mol(0.182g)三氟甲磺酸锌，继续搅拌0.5小时后除去稀释剂，造粒得到高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体。
实施例2
步骤(1)：R值设定为2.0，将0.010mol(20.000g)PPG2000投入反应器中，温度升至120℃，真空度保持在-0.095MPa搅拌下除水1小时，温度降低至80℃，通入氮气进行保护，投入0.020mol(5.005g)MDI-100，搅拌反应1.5小时后，加入2.000×10-6mol二月桂酸二丁基锡继续反应1.5小时，得到异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚体，氮气保护备用。
步骤(2)：x/y比值设定为1，将2.500×10-3mol(0.273g)2,6-二氨基吡啶溶于10mLN,N-二甲基甲酰胺，投入步骤(1)所得预聚体中，温度保持在80℃，通氮气进行保护，反应2小时后，投入0.015mol(1.928g)对氯苯酚继续反应1 小时，得到封端剂封端的聚氨酯脲预聚体。
步骤(3)：R’值设定为0.95，配位比设定为4:1，将7.125×10-3mol(1.085g) 胱胺投入步骤(2)所得预聚体中，温度保持在80℃，补加20mL N,N-二甲基甲酰胺调节粘度，继续反应2小时后，投入6.250×10-4mol(0.227g)三氟甲磺酸锌，继续搅拌0.5小时后除去稀释剂，造粒得到高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体。原始样条和修复样条应力-应变曲线如图1所示，原始样条拉伸强度9.5 MPa，断裂伸长率1288％，韧性57.6MJ/m3，修复样条拉伸强度9.8MPa，断裂伸长率1265％，韧性55.4MJ/m3，修复率98.2％。
实施例3
步骤(1)：R值设定为2.0，将0.010mol(20.000g)PPG2000投入反应器中，温度升至120℃，真空度保持在-0.095MPa搅拌下除水1小时，温度降低至80℃，通入氮气进行保护，投入0.020mol(5.005g)MDI-100，搅拌反应1.5小时后，加入2.000×10-6mol二月桂酸二丁基锡继续反应1.5小时，得到异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚体，氮气保护备用。
步骤(2)：x/y比值设定为0.5，将3.333×10-3mol(0.363g)2,6-二氨基吡啶溶于10mL N,N-二甲基甲酰胺，投入步骤(1)所得预聚体中，温度保持在80℃，通氮气进行保护，反应2小时后，投入1.333×10-2mol(1.714g)对氯苯酚继续反应1小时，得到封端剂封端的聚氨酯脲预聚体。
步骤(3)：R’值设定为0.95，配位比设定为4:1，将6.333×10-3mol(0.964g) 胱胺投入步骤(2)所得预聚体中，温度保持在80℃，补加20mL N,N-二甲基甲酰胺调节粘度，继续反应2小时后，投入8.333×10-4mol(0.303g)三氟甲磺酸锌，继续搅拌0.5小时后除去稀释剂，造粒得到高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体。
实施例4
步骤(1)：R值设定为3.0，将0.010mol(20.000g)PPG2000投入反应器中，温度升至120℃，真空度保持在-0.095MPa搅拌下除水1小时，温度降低至80℃，通入氮气进行保护，投入0.030mol(7.508g)MDI-100，搅拌反应1.5小时后，加入4.000×10-6mol二月桂酸二丁基锡继续反应1.5小时，得到异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚体，氮气保护备用。
步骤(2)：x/y比值设定为1.5，将0.004mol(0.437g)2,6-二氨基吡啶溶于 10mL N,N-二甲基甲酰胺，投入步骤(1)所得预聚体中，温7度保持在80℃，通氮气进行保护，反应2小时后，投入0.032mol(4.114g)对氯苯酚继续反应1小时，得到封端剂封端的聚氨酯脲预聚体。
步骤(3)：R’值设定为0.95，配位比设定为4:1，将1.520×10-2mol(2.315g) 胱胺投入步骤(2)所得预聚体中，温度保持在80℃，补加20mL N,N-二甲基甲酰胺调节粘度，继续反应2小时后，投入0.001mol(0.364g)三氟甲磺酸锌，继续搅拌0.5小时后除去稀释剂，造粒得到高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体。
实施例5
步骤(1)：R值设定为3.0，将0.010mol(20.000g)PPG2000投入反应器中，温度升至120℃，真空度保持在-0.095MPa搅拌下除水1小时，温度降低至80℃，通入氮气进行保护，投入0.030mol(7.508g)MDI-100，搅拌反应1.5小时后，加入4.000×10-6mol二月桂酸二丁基锡继续反应1.5小时，得到异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚体，氮气保护备用。
步骤(2)：x/y比值设定为1，将0.005mol(0.546g)2,6-二氨基吡啶溶于 10mL N,N-二甲基甲酰胺，投入步骤(1)所得预聚体中，温7度保持在80℃，通氮气进行保护，反应2小时后，投入0.030mol(3.858g)对氯苯酚继续反应1小时，得到封端剂封端的聚氨酯脲预聚体。
步骤(3)：R’值设定为0.95，配位比设定为4:1，将1.425×10-2mol(2.167g) 胱胺投入步骤(2)所得预聚体中，温度保持在80℃，补加20mL N,N-二甲基甲酰胺调节粘度，继续反应2小时后，投入1.250×10-3mol(0.454g)三氟甲磺酸锌，继续搅拌0.5小时后除去稀释剂，造粒得到高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体。原始样条和修复样条应力-应变曲线如图2所示，原始样条拉伸强度12.4 MPa，断裂伸长率205％，韧性51.0MJ/m3，修复样条拉伸强度12.0MPa，断裂伸长率177％，韧性39.0MJ/m3，修复率86.3％。
实施例6
步骤(1)：R值设定为3.0，将0.010mol(20.000g)PPG2000投入反应器中，温度升至120℃，真空度保持在-0.095MPa搅拌下除水1小时，温度降低至80℃，通入氮气进行保护，投入0.030mol(7.508g)MDI-100，搅拌反应1.5小时后，加入4.000×10-6mol二月桂酸二丁基锡继续反应1.5小时，得到异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚体，氮气保护备用。
步骤(2)：x/y比值设定为0.5，将6.667×10-3mol(0.728g)2,6-二氨基吡啶溶于10mL N,N-二甲基甲酰胺，投入步骤(1)所得预聚体中，温7度保持在80℃，通氮气进行保护，反应2小时后，投入2.667×10-2mol(3.428g)对氯苯酚继续反应1小时，得到封端剂封端的聚氨酯脲预聚体。
步骤(3)：R’值设定为0.95，配位比设定为4:1，将1.267×10-2mol(1.929g) 胱胺投入步骤(2)所得预聚体中，温度保持在80℃，补加20mL N,N-二甲基甲酰胺调节粘度，继续反应2小时后，投入1.667×10-3mol(0.606g)三氟甲磺酸锌，继续搅拌0.5小时后除去稀释剂，造粒得到高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体。
对比例1
步骤(1)：R值设定为2.0，将0.010mol(20.000g)PPG2000投入反应器中，温度升至120℃，真空度保持在-0.095MPa搅拌下除水1小时，温度降低至80℃，通入氮气进行保护，投入0.020mol(5.005g)MDI-100，搅拌反应1.5小时后，加入2.000×10-6mol二月桂酸二丁基锡继续反应1.5小时，得到异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚体，氮气保护备用。
步骤(2)：x设定为0且仅用2,6-二氨基吡啶扩链，将9.500×10-3mol (1.037g)2,6-二氨基吡啶溶于10mL N,N-二甲基甲酰胺，投入步骤(1)所得预聚体中，温度保持在80℃，通氮气进行保护，反应2小时后，投入0.001mol(129g)对氯苯酚继续反应1小时，补加20mL N,N-二甲基甲酰胺调节粘度，投入2.375× 10-3mol(0.863g)三氟甲磺酸锌，继续搅拌0.5小时后除去稀释剂，造粒得到热塑性聚氨酯脲弹性。原始样条和修复样条应力-应变曲线如图3所示，原始样条拉伸强度27.4MPa，断裂伸长率1280％，韧性131.3MJ/m3，修复样条拉伸强度8.3MPa，断裂伸长率630％，韧性27.4MJ/m3，修复率49.2％。
对比例2
步骤(1)：R值设定为2.0，将0.010mol(20.000g)PPG2000投入反应器中，温度升至120℃，真空度保持在-0.095MPa搅拌下除水1小时，温度降低至80℃，通入氮气进行保护，投入0.020mol(5.005g)MDI-100，搅拌反应1.5小时后，加入2.000×10-6mol二月桂酸二丁基锡继续反应1.5小时，得到异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚体，氮气保护备用。
步骤(2)：y设定为0即仅用胱胺扩链，将9.500×10-3mol(1.447g)胱胺溶于10mL N,N-二甲基甲酰胺，投入步骤(1)所得预聚体中，温度保持在80℃，通氮气进行保护，反应2小时后，投入0.001mol(0.129g)对氯苯酚继续反应1 小时，补加20mL N,N-二甲基甲酰胺调节粘度，继续搅拌0.5小时后，除去稀释剂，造粒得到热塑性聚氨酯脲弹性。原始样条和修复样条应力-应变曲线如图4 所示，原始样条拉伸强度7.4MPa，断裂伸长率1563％，韧性58.2MJ/m3，修复样条拉伸强度3.9MPa，断裂伸长率640％，韧性14.8MJ/m3，修复率40.9％。
本发明设置实施例7～12及对比例3～6，实验步骤和方法与实施例1～6相同，获得一系列高强度自修复热塑性聚氨酯脲弹性体。
具体实施例7～12及对比例3～6的配比及各自性能如表1所示
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (18)

1.一种高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体，其特征在于，合成单体包含二异氰酸酯、胱胺、2,6-二氨基吡啶、聚醚二元醇。
2.如权利要求1所述的高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体，其特征在于，采用金属化合物提供多价金属离子与2,6-二氨基吡啶单元进行配位，金属化合物为氯化锌、硫酸锌、三氟甲磺酸锌、氯化铁、硫酸铁、三氟甲烷磺酸铕(Ⅲ)、氯化铕(Ⅱ)中的一种。
3.如权利要求1所述的高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体，其特征在于，分子主链化学结构式如下：
4.如权利要求3所述的高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体，其特征在于，化学结构式中R2为聚氧化丙烯醚二醇、聚四亚甲基醚二醇的一种，分子量400～6000g/mol。
5.如权利要求3所述的高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体，其特征在于，化学结构式中0.5≤x/y≤2.0。
6.如权利要求1所述的高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体，其特征在于，所述高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体的拉伸强度至少为8MPa、韧性至少为40MJ/m3。
7.如权利要求1所述的高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体，其特征在于，所述高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体的伸长率修复率至少为85％。
8.如权利要求1所述的高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体，其特征在于，包括如下合成步骤：
步骤(1)：将定量聚醚二元醇投入反应器中，升温减压除水，按设定配比投入定量二异氰酸酯，在设定温度和氮气保护下反应1～2小时，加入催化剂继续反应1～2小时，得到异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚体，氮气保护备用；
步骤(2)：将定量2,6-二氨基吡啶和步骤(1)所得聚氨酯预聚体投入反应器，加入稀释剂，在搅拌条件和设定温度下反应1～4小时进行一次扩链，按设定配比投入封端剂继续反应0.5～2小时，得到封端剂封端的聚氨酯脲预聚体；
步骤(3)：向步骤(2)聚氨酯脲预聚体中投入定量胱胺，补加稀释剂，在搅拌条件和设定温度下反应1～4小时进行二次扩链，按设定配比投入定量金属化合物搅拌0.5～1小时，除去稀释剂、造粒得到高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体。
9.如权利要求7所述的高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体合成步骤，其特征在于，所述步骤(1)中，减压除水过程温度控制在105～120℃之间，真空度不大于-0.09MPa，反应过程温度控制在70～80℃之间。
10.如权利要求7所述的高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体合成步骤，其特征在于，所述步骤(2)和(3)中，反应温度控制在70～80℃之间。
11.如权利要求7所述的高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体合成步骤，其特征在于，所述步骤(1)中，聚醚二元醇为聚氧化丙烯醚二醇、聚四亚甲基醚二醇的一种，数均分子量400～6000g/mol。
12.如权利要求7所述的高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体合成步骤，其特征在于，所述步骤(1)中，二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷-4-4’-二异氰酸酯(MDI)、1,6-己二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)的一种。
13.如权利要求7所述的高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体合成步骤，其特征在于，所述步骤(1)中，催化剂为二月桂酸二丁基锡、四甲基丁二胺、三亚乙基二胺、辛酸亚锡中的一种或两种混合物，投入量为活泼氢摩尔量的0.001～0.003％。
14.如权利要求7所述的高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体合成步骤，其特征在于，所述步骤(1)中，封端剂为对氯苯酚、对溴苯酚、对硝基苯酚、2-吡啶酚、3-羟基吡啶、8-羟基喹啉、苯硫酚、2-巯基吡啶、三氟乙醇、三氯乙醇、2-乙基己醇、N,N-二丁基羟基乙酰胺、N-羟基琥珀酰亚胺,N-吗啉代乙醇,N-吗啉代乙醇,2,2'-二甲基-1,3-二氧戊环-4-甲醇,3-噁唑烷乙醇，2-羟乙基吡啶，甲乙酮肟，乙酰苯胺，N-甲基乙酰胺，己内酰胺，2-甲基咪唑、N-乙基-4-甲基咪唑，3,5-二甲基吡唑中的一种。
15.如权利要求7所述的高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体合成步骤，其特征在于，所述步骤(2)中，稀释剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、氯仿、二氧六环中的一种。
16.如权利要求7所述的高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体合成步骤，其特征在于，所述步骤(3)中，2,6-二氨基吡啶单元与金属化合物的摩尔比为配位比，配位比值为(2～6):1，金属化合物为氯化锌、硫酸锌、三氟甲磺酸锌、氯化铁、硫酸铁、三氟甲烷磺酸铕(Ⅲ)、氯化铕(Ⅱ)中的一种，2,6-二氨基吡啶单元与金属化合物的摩尔比为(2～6):1。
17.如权利要求7所述的高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体合成步骤，其特征在于，所述步骤(1)中，定义R值为异氰酸酯基与活泼氢的摩尔比，其范围是2.0≤R≤3.0。
18.如权利要求7所述的高强度高韧性自修复热塑性聚氨酯脲弹性体合成步骤，其特征在于，所述步骤(1)中，定义R’值为扩链剂活泼氢与封端剂的摩尔比，其范围是0.92≤R’≤0.98。
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