CN115403738A - 一种遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体的制备方法，具体涉及聚氨酯弹性体技术领域。本发明可有效保持快速吸水膨胀性能，可有效加强其自修复性能，在受损之后可通过简单处理后形成快速修复，保证其自身性能和正常工作；聚乙二醇和4,4‑二环己基甲烷二异氰酸酯在催化剂作用下进行快速反应，形成聚氨酯预聚体；复合扩链剂中的银纳米线和4,4′‑二羟基二苯二硫醚进行反应，形成复合扩链液，同时具备扩链和交联性能；遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体内部同时存在可逆Ag‑S配位键和氢键，赋予弹性体高韧性并显著提高损伤容限，可逆Ag‑S配位键和氢键构筑的双重动态网络可提高材料的机械性能和修复性能。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯弹性体技术领域，更具体地说，本发明涉及一种遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体的制备方法。
背景技术
聚氨酯（PU），全名为聚氨基甲酸酯，是一种高分子化合物。聚氨酯有聚酯型和聚醚型二大类，他们可制成聚氨酯塑料（泡沫塑料为主）、聚氨酯纤维（氨纶）、聚氨酯橡胶以及弹性体。聚氨酯弹性体性能介于塑料和橡胶之间，耐油、耐低温、耐老化、耐磨、硬度高、有弹性；主要用于制鞋工业和医疗业。聚氨酯弹性体由于其结构具有软、硬2个链段，因此可以通过对分子链的设计，赋予材料韧性好、耐磨、高强度、耐油等优异性能。遇水膨胀弹性体是指在橡胶或弹性塑料的基础上引入吸水组分制备的防水止水材料，其保持了原有材料的机械性能和弹性，并增加了吸水膨胀性能，在水利、交通、建筑等领域具有广泛用途。
现有的遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体，自修复性能不佳，在受损之后往往自身性能严重下降，影响其正常工作。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体的制备方法。
一种遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：将预聚体溶液原料进行共混，超声处理20~30分钟，在氮气保护下进行加热保温搅拌处理7~9小时，冷却，得到预聚体溶液；
步骤二：将复合扩链液加入到预聚体溶液中，超声处理40~60分钟，在氮气保护下进行保温搅拌处理11~13小时，脱气后，在60~80℃温度下进行干燥处理1~3天，得到遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体。
进一步的，在步骤一中，所述预聚体溶液原料按照重量百分比为：18.8~19.6％的聚乙二醇、7.4~8.0％的4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、0.3~0.5％的二月桂酸二丁基锡，其余为有机溶剂；
进一步的，在步骤二中，所述遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体按照重量百分比为：54.1~54.5％的预聚体溶液，其余为复合扩链液；所述复合扩链液按照重量百分比为：6.3~6.7％的4,4′-二羟基二苯二硫醚、0.15~0.16％的银纳米线，其余为N，N-二甲基甲酰胺；所述复合扩链液的制备方法如下：
S1、将银纳米线和三分之一重量份的N，N-二甲基甲酰胺进行共混，超声处理20~30分钟，得到混合料A；
S2、将4,4′-二羟基二苯二硫醚与剩余的N，N-二甲基甲酰胺进行共混，超声处理10~20分钟，得到混合料B；
S3、将混合料A和混合料B进行共混，超声处理20~40分钟，得到复合扩链液；
进一步的，在步骤一中，所述预聚体溶液原料按照重量百分比为：18.8％的聚乙二醇、7.4％的4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、0.3％的二月桂酸二丁基锡，其余为有机溶剂；在步骤二中，所述遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体按照重量百分比为：54.1％的预聚体溶液，其余为复合扩链液；所述复合扩链液按照重量百分比为：6.3％的4,4′-二羟基二苯二硫醚、0.15％的银纳米线，其余为N，N-二甲基甲酰胺；
进一步的，在步骤一中，所述预聚体溶液原料按照重量百分比为：19.6％的聚乙二醇、8.0％的4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、0.5％的二月桂酸二丁基锡，其余为有机溶剂；在步骤二中，所述遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体按照重量百分比为：54.5％的预聚体溶液，其余为复合扩链液；所述复合扩链液按照重量百分比为：6.7％的4,4′-二羟基二苯二硫醚、0.16％的银纳米线，其余为N，N-二甲基甲酰胺。
进一步的，在步骤一中，所述预聚体溶液原料按照重量百分比为：19.2％的聚乙二醇、7.7％的4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、0.4％的二月桂酸二丁基锡，其余为有机溶剂；在步骤二中，所述遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体按照重量百分比为：54.3％的预聚体溶液，其余为复合扩链液；所述复合扩链液按照重量百分比为：6.5％的4,4′-二羟基二苯二硫醚、0.155％的银纳米线，其余为N，N-二甲基甲酰胺。
进一步的，在步骤一中，所述聚乙二醇为PEG2000、PEG4000中的一种或两种复配制成，所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺。
进一步的，在步骤一中，超声频率为1.3~1.5MHz，超声功率为300~400W，加热至60~80℃后保温处理；在步骤二中，超声频率为1.5~1.7MHz，超声功率为300~400W；在25~35℃温度下进行保温；在步骤S1中，超声频率为1.5~1.7MHz，超声功率为300~400W；在步骤S2中，超声频率为1.3~1.5MHz，超声功率为300~400W；在步骤S3中，超声频率为30~50KHz，超声功率为800~900W。
进一步的，在步骤一中，超声频率为1.3MHz，超声功率为300W，加热至60℃后保温处理；在步骤二中，超声频率为1.5MHz，超声功率为300W；在25℃温度下进行保温；在步骤S1中，超声频率为1.5MHz，超声功率为300W；在步骤S2中，超声频率为1.3MHz，超声功率为300W；在步骤S3中，超声频率为30KHz，超声功率为800W。
进一步的，在步骤一中，超声频率为1.4MHz，超声功率为350W，加热至70℃后保温处理；在步骤二中，超声频率为1.6MHz，超声功率为350W；在30℃温度下进行保温；在步骤S1中，超声频率为1.6MHz，超声功率为350W；在步骤S2中，超声频率为1.4MHz，超声功率为350W；在步骤S3中，超声频率为40KHz，超声功率为850W。
本发明的技术效果和优点：
1、采用本发明的制备方法制备的遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体，可有效保持快速吸水膨胀性能，可有效加强其自修复性能，在受损之后可通过简单处理后形成快速修复，保证其自身性能和正常工作；在步骤一中，可有效将聚乙二醇与4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯进行反应处理，得到得到预聚体溶液；在步骤二中，可有效将复合扩链液中的银纳米线和4,4′-二羟基二苯二硫醚与预聚体溶液进行快速反应处理，使得预聚体快速扩链交联反应，得到遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体；在步骤S1中，可快速形成银纳米线分散液；在步骤S2中，将4,4′-二羟基二苯二硫醚均匀分散到N，N-二甲基甲酰胺中，形成混合料B；在步骤S3中，可有效将银纳米线分散液和混合料B进行快速复合，使得4,4′-二羟基二苯二硫醚在银纳米线表面形成膜层，可有效形成复合扩链液；
2、本发明中，预聚体溶液中的聚乙二醇分子结构中含有大量的吸水基团（-CH2-CH2-O-），这些吸水基团通过化学键牢固的镶嵌在聚氨酯大分子网络链段中，使得聚氨酯弹性体具有快速吸水膨胀、长效保水和反复吸水膨胀损失率低的特点；聚乙二醇和4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯在二月桂酸二丁基锡充当催化剂作用下进行快速反应，形成聚氨酯预聚体；复合扩链液中的N，N-二甲基甲酰胺作为溶剂，可有效对银纳米线和4,4′-二羟基二苯二硫醚提供良好的复合反应环境，使得4,4′-二羟基二苯二硫醚在银纳米线表面快速形成膜层，保证复合扩链液的性能；复合扩链剂中的银纳米线和4,4′-二羟基二苯二硫醚进行反应，形成复合扩链液，同时具备扩链和交联性能；将复合扩链液加入预聚物中进行聚合反应，经过扩链反应后将反应液烘干得到遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体；遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体内部同时存在可逆Ag-S配位键和氢键，形成了动态双交联网络结构，该结构赋予材料优异的机械性能、修复性能和介电性能；弹性体内部可逆Ag-S配位键和氢键的动态作用赋予了材料独特的热、溶剂和光热刺激响应愈合性能；遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体中具有可逆Ag-S配位键和氢键共同构筑的双重动态网络结构；Ag-S配位键和氢键作为牺牲键可以有效地耗散能量，赋予弹性体高韧性并显著提高损伤容限，可逆Ag-S配位键和氢键构筑的双重动态网络可提高材料的机械性能和修复性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明提供了一种遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：将预聚体溶液原料进行共混，超声处理25分钟，在氮气保护下进行加热保温搅拌处理8小时，冷却，得到预聚体溶液；所述预聚体溶液原料按照重量百分比为：18.8％的聚乙二醇、7.4％的4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、0.3％的二月桂酸二丁基锡，其余为有机溶剂；所述聚乙二醇为PEG2000，所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺；
步骤二：将复合扩链液加入到预聚体溶液中，超声处理50分钟，在氮气保护下进行保温搅拌处理12小时，脱气后，在70℃温度下进行干燥处理2天，得到遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体；所述遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体按照重量百分比为：54.1％的预聚体溶液，其余为复合扩链液；所述复合扩链液按照重量百分比为：6.3％的4,4′-二羟基二苯二硫醚、0.15％的银纳米线，其余为N，N-二甲基甲酰胺；所述复合扩链液的制备方法如下：
S1、将银纳米线和三分之一重量份的N，N-二甲基甲酰胺进行共混，超声处理25分钟，得到混合料A；
S2、将4,4′-二羟基二苯二硫醚与剩余的N，N-二甲基甲酰胺进行共混，超声处理15分钟，得到混合料B；
S3、将混合料A和混合料B进行共混，超声处理30分钟，得到复合扩链液；
在步骤一中，超声频率为1.3MHz，超声功率为300W，加热至60℃后保温处理；在步骤二中，超声频率为1.5MHz，超声功率为300W；在25℃温度下进行保温；在步骤S1中，超声频率为1.5MHz，超声功率为300W；在步骤S2中，超声频率为1.3MHz，超声功率为300W；在步骤S3中，超声频率为30KHz，超声功率为800W。
实施例2：
与实施例1不同的是，在步骤一中，所述预聚体溶液原料按照重量百分比为：19.6％的聚乙二醇、8.0％的4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、0.5％的二月桂酸二丁基锡，其余为有机溶剂；在步骤二中，所述遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体按照重量百分比为：54.5％的预聚体溶液，其余为复合扩链液；所述复合扩链液按照重量百分比为：6.7％的4,4′-二羟基二苯二硫醚、0.16％的银纳米线，其余为N，N-二甲基甲酰胺。
实施例3：
与实施例1-2均不同的是，在步骤一中，所述预聚体溶液原料按照重量百分比为：19.2％的聚乙二醇、7.7％的4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、0.4％的二月桂酸二丁基锡，其余为有机溶剂；在步骤二中，所述遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体按照重量百分比为：54.3％的预聚体溶液，其余为复合扩链液；所述复合扩链液按照重量百分比为：6.5％的4,4′-二羟基二苯二硫醚、0.155％的银纳米线，其余为N，N-二甲基甲酰胺。
实施例4：
与实施例3不同的是，在步骤一中，超声频率为1.5MHz，超声功率为400W，加热至80℃后保温处理；在步骤二中，超声频率为1.7MHz，超声功率为400W；在35℃温度下进行保温；在步骤S1中，超声频率为1.7MHz，超声功率为400W；在步骤S2中，超声频率为1.5MHz，超声功率为400W；在步骤S3中，超声频率为50KHz，超声功率为900W。
实施例5：
与实施例3不同的是，在步骤一中，超声频率为1.4MHz，超声功率为350W，加热至70℃后保温处理；在步骤二中，超声频率为1.6MHz，超声功率为350W；在30℃温度下进行保温；在步骤S1中，超声频率为1.6MHz，超声功率为350W；在步骤S2中，超声频率为1.4MHz，超声功率为350W；在步骤S3中，超声频率为40KHz，超声功率为850W。
对比例1：
与实施例5不同的是：在步骤一中，所述预聚体溶液原料按照重量百分比为：19.2％的聚乙二醇、7.7％的4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、0.4％的二月桂酸二丁基锡，其余为有机溶剂；在步骤二中，所述遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体按照重量百分比为：54.3％的预聚体溶液，其余为复合扩链液；所述复合扩链液按照重量百分比为：0.155％的银纳米线，其余为N，N-二甲基甲酰胺。
对比例2：
与实施例5不同的是：在步骤一中，所述预聚体溶液原料按照重量百分比为：19.2％的聚乙二醇、7.7％的4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、0.4％的二月桂酸二丁基锡，其余为有机溶剂；在步骤二中，所述遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体按照重量百分比为：54.3％的预聚体溶液，其余为复合扩链液；所述复合扩链液按照重量百分比为：6.5％的4,4′-二羟基二苯二硫醚，其余为N，N-二甲基甲酰胺。
对比例3：
与实施例5不同的是：在所述复合扩链液的制备方法中，直接将复合扩链剂的全部原料进行共混超声处理20~40分钟，得到复合扩链液，超声频率为40KHz，超声功率为850W。
以上原料中的来源如下：PEG2000采购自重庆睿雅生物科技有限公司、货号：25322-68-3；4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯采购自特斯科化工（湖北）有限公司、CAS编号：822-06-0；二月桂酸二丁基锡采购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司、货号：D100274；4,4′-二羟基二苯二硫醚采购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司、货号：B152486；银纳米线采购自湖北鑫红利化工有限公司、CAS编号：7440-22-4；N，N-二甲基甲酰胺采购自淮南市科迪化工科技有限公司、CAS编号：68-12-2；
对本发明中实施例和对比例中的遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体的体积膨胀率（Q）进行检测，同时对本发明中实施例和对比例中的遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体的修复率（M）进行检测，得到的结果如表1所示。
表1 检测结果
聚氨酯弹性体体积膨胀倍数计算方法：
将试片裁成25mm×25mm的试样，测试厚度并计算体积V1，将试样完全浸泡于水中，在蒸馏水中浸泡72h，取出试样，测试膨胀后体积V2，按照式（1）计算相对体积膨胀率（Q）；
Q=（V2-V1）/V1×100％＝（△V／V1）×100％（1）
修复性能测试：
测试前对聚氨酯弹性体进行按照GB/T528-2009标准进行拉伸强度测试，得到拉伸强度为m1；
光触发愈合：首先在室温下将样品完全切成两半，然后在距离弹性体10cm处（光斑面积为1.0cm×0.5cm）施加近红外光照射4min（MDL－Ⅲ－808，波长为808nm，功率为1.5W）；对愈合后的试样按照GB/T528-2009标准进行拉伸强度测试，拉伸强度为m2；按照式（2）计算修复率（M）；
M=m2/m1×100％（2）
由表1可知：本发明的遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体，可有效保持快速吸水膨胀性能，可有效加强其自修复性能，在受损之后可通过简单处理后形成快速修复，保证其自身性能和正常工作。
本发明中在步骤一中，将预聚体溶液原料进行共混超声处理后，在加热保温处理，冷却，可有效将聚乙二醇与4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯进行反应处理，得到预聚体溶液；在步骤二中，将复合扩链液和预聚体溶液进行共混超声处理，保温搅拌、脱气、干燥处理，可有效将复合扩链液中的银纳米线和4,4′-二羟基二苯二硫醚与预聚体溶液进行快速反应处理，使得预聚体快速扩链交联反应，得到遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体；在步骤S1中，将银纳米线和N，N-二甲基甲酰胺进行共混超声处理，将银纳米线均匀分散到N，N-二甲基甲酰胺中，可快速形成银纳米线分散液；在步骤S2中，将4,4′-二羟基二苯二硫醚与N，N-二甲基甲酰胺进行共混超声处理，将4,4′-二羟基二苯二硫醚均匀分散到N，N-二甲基甲酰胺中，形成混合料B；在步骤S3中，将混合料A和混合料B进行共混超声处理，可有效将银纳米线分散液和混合料B进行快速复合，使得4,4′-二羟基二苯二硫醚在银纳米线表面形成膜层，可有效形成复合扩链液；预聚体溶液中的聚乙二醇分子结构中含有大量的吸水基团（-CH2-CH2-O-），这些吸水基团通过化学键牢固的镶嵌在聚氨酯大分子网络链段中，使得聚氨酯弹性体具有快速吸水膨胀、长效保水和反复吸水膨胀损失率低的特点；聚乙二醇和4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯在二月桂酸二丁基锡充当催化剂作用下进行快速反应，形成聚氨酯预聚体；复合扩链液中的N，N-二甲基甲酰胺作为溶剂，可有效对银纳米线和4,4′-二羟基二苯二硫醚提供良好的复合反应环境，使得4,4′-二羟基二苯二硫醚在银纳米线表面快速形成膜层，保证复合扩链液的性能；复合扩链剂中的银纳米线和4,4′-二羟基二苯二硫醚进行反应，形成复合扩链液，同时具备扩链和交联性能；将复合扩链液加入预聚物中进行聚合反应，经过12小时的扩链反应后将反应液烘干得到遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体；遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体内部同时存在可逆Ag-S配位键和氢键，形成了动态双交联网络结构，该结构赋予材料优异的机械性能、修复性能和介电性能；弹性体内部可逆Ag-S配位键和氢键的动态作用赋予了材料独特的热、溶剂和光热刺激响应愈合性能；遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体中具有可逆Ag-S配位键和氢键共同构筑的双重动态网络结构；Ag-S配位键和氢键作为牺牲键可以有效地耗散能量，赋予弹性体高韧性并显著提高损伤容限，可逆Ag-S配位键和氢键构筑的双重动态网络可提高材料的机械性能和修复性能。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：具体制备步骤如下：
步骤一：将预聚体溶液原料进行共混，超声处理20~30分钟，在氮气保护下进行加热保温搅拌处理7~9小时，冷却，得到预聚体溶液；
步骤二：将复合扩链液加入到预聚体溶液中，超声处理40~60分钟，在氮气保护下进行保温搅拌处理11~13小时，脱气后，在60~80℃温度下进行干燥处理1~3天，得到遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体。
2.根据权利要求1所述的一种遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：在步骤一中，所述预聚体溶液原料按照重量百分比为：18.8~19.6％的聚乙二醇、7.4~8.0％的4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、0.3~0.5％的二月桂酸二丁基锡，其余为有机溶剂。
3.根据权利要求2所述的一种遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：在步骤二中，所述遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体按照重量百分比为：54.1~54.5％的预聚体溶液，其余为复合扩链液；所述复合扩链液按照重量百分比为：6.3~6.7％的4,4′-二羟基二苯二硫醚、0.15~0.16％的银纳米线，其余为N，N-二甲基甲酰胺；所述复合扩链液的制备方法如下：
S1、将银纳米线和三分之一重量份的N，N-二甲基甲酰胺进行共混，超声处理20~30分钟，得到混合料A；
S2、将4,4′-二羟基二苯二硫醚与剩余的N，N-二甲基甲酰胺进行共混，超声处理10~20分钟，得到混合料B；
S3、将混合料A和混合料B进行共混，超声处理20~40分钟，得到复合扩链液。
4.根据权利要求3所述的一种遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：在步骤一中，所述预聚体溶液原料按照重量百分比为：18.8％的聚乙二醇、7.4％的4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、0.3％的二月桂酸二丁基锡，其余为有机溶剂；在步骤二中，所述遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体按照重量百分比为：54.1％的预聚体溶液，其余为复合扩链液；所述复合扩链液按照重量百分比为：6.3％的4,4′-二羟基二苯二硫醚、0.15％的银纳米线，其余为N，N-二甲基甲酰胺。
5.根据权利要求3所述的一种遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：在步骤一中，所述预聚体溶液原料按照重量百分比为：19.6％的聚乙二醇、8.0％的4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、0.5％的二月桂酸二丁基锡，其余为有机溶剂；在步骤二中，所述遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体按照重量百分比为：54.5％的预聚体溶液，其余为复合扩链液；所述复合扩链液按照重量百分比为：6.7％的4,4′-二羟基二苯二硫醚、0.16％的银纳米线，其余为N，N-二甲基甲酰胺。
6.根据权利要求3所述的一种遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：在步骤一中，所述预聚体溶液原料按照重量百分比为：19.2％的聚乙二醇、7.7％的4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、0.4％的二月桂酸二丁基锡，其余为有机溶剂；在步骤二中，所述遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体按照重量百分比为：54.3％的预聚体溶液，其余为复合扩链液；所述复合扩链液按照重量百分比为：6.5％的4,4′-二羟基二苯二硫醚、0.155％的银纳米线，其余为N，N-二甲基甲酰胺。
7.根据权利要求3所述的一种遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：在步骤一中，所述聚乙二醇为PEG2000、PEG4000中的一种或两种复配制成，所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺。
8.根据权利要求3所述的一种遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：在步骤一中，超声频率为1.3~1.5MHz，超声功率为300~400W，加热至60~80℃后保温处理；在步骤二中，超声频率为1.5~1.7MHz，超声功率为300~400W；在25~35℃温度下进行保温；在步骤S1中，超声频率为1.5~1.7MHz，超声功率为300~400W；在步骤S2中，超声频率为1.3~1.5MHz，超声功率为300~400W；在步骤S3中，超声频率为30~50KHz，超声功率为800~900W。
9.根据权利要求8所述的一种遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：在步骤一中，超声频率为1.3MHz，超声功率为300W，加热至60℃后保温处理；在步骤二中，超声频率为1.5MHz，超声功率为300W；在25℃温度下进行保温；在步骤S1中，超声频率为1.5MHz，超声功率为300W；在步骤S2中，超声频率为1.3MHz，超声功率为300W；在步骤S3中，超声频率为30KHz，超声功率为800W。
10.根据权利要求8所述的一种遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体的制备方法，其特征在于：在步骤一中，超声频率为1.4MHz，超声功率为350W，加热至70℃后保温处理；在步骤二中，超声频率为1.6MHz，超声功率为350W；在30℃温度下进行保温；在步骤S1中，超声频率为1.6MHz，超声功率为350W；在步骤S2中，超声频率为1.4MHz，超声功率为350W；在步骤S3中，超声频率为40KHz，超声功率为850W。
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|---|---|---|---|---|
| CN116333444A (zh) * | 2023-04-04 | 2023-06-27 | 盛鼎高新材料有限公司 | 一种纤维增强的聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法 |
| CN116375970A (zh) * | 2023-03-01 | 2023-07-04 | 中山博锐斯新材料股份有限公司 | 一种超高吸水率tpu材料及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101565602A (zh) * | 2009-03-19 | 2009-10-28 | 西北橡胶塑料研究设计院 | 聚氨酯遇水膨胀弹性体密封制品材料及制备方法 |
| CN101798376A (zh) * | 2010-03-19 | 2010-08-11 | 青岛科技大学 | 一种遇水膨胀聚氨酯弹性体的制备方法 |
| CN102010498A (zh) * | 2010-10-30 | 2011-04-13 | 山西诺邦聚氨酯有限公司 | 一种遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体制备方法 |
| CN103254402A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-08-21 | 淄博德信联邦化学工业有限公司 | 遇水膨胀弹性体材料的制备方法 |
| CN110527058A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-12-03 | 浙江神州科技化工有限公司 | 一种遇水膨胀体材料合成方法 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101565602A (zh) * | 2009-03-19 | 2009-10-28 | 西北橡胶塑料研究设计院 | 聚氨酯遇水膨胀弹性体密封制品材料及制备方法 |
| CN101798376A (zh) * | 2010-03-19 | 2010-08-11 | 青岛科技大学 | 一种遇水膨胀聚氨酯弹性体的制备方法 |
| CN102010498A (zh) * | 2010-10-30 | 2011-04-13 | 山西诺邦聚氨酯有限公司 | 一种遇水快速膨胀的聚氨酯弹性体制备方法 |
| CN103254402A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-08-21 | 淄博德信联邦化学工业有限公司 | 遇水膨胀弹性体材料的制备方法 |
| CN110527058A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-12-03 | 浙江神州科技化工有限公司 | 一种遇水膨胀体材料合成方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116375970A (zh) * | 2023-03-01 | 2023-07-04 | 中山博锐斯新材料股份有限公司 | 一种超高吸水率tpu材料及其制备方法 |
| CN116333444A (zh) * | 2023-04-04 | 2023-06-27 | 盛鼎高新材料有限公司 | 一种纤维增强的聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法 |
| CN116333444B (zh) * | 2023-04-04 | 2023-09-05 | 盛鼎高新材料有限公司 | 一种纤维增强的聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法 |
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