一种光敏功能单体及利用其制备光固化3D打印聚氨酯弹性体的方法,它涉及自修复高分子功能材料。它是要解决现有的光固化3D打印制备的自修复聚氨酯弹性体的修复效率低以及机械性能差的技术问题。本技术的功能单体的化学式结构式为:其中m为1、2、3或4;R为它是先用1,4‑苯二硼酸、1,2,4‑丁三醇、水、无水硫酸镁合成中间体,再将其与丙烯酸‑2‑异氰基乙酯反应后得到的。利用光敏功能单体、光敏树脂单体、活性稀释剂及光引发剂混合成浆料后进行3D打印,得到聚氨酯弹性体,其拉伸强度达到了3~8.6MPa,可见光透光率达到85%,在80℃下加热可100%愈合,在室温下也具有自修复功能,可用于3D打印领域。
背景技术
3D打印,亦称增材制造,是一种新兴的快速成形技术,受到了生物医学、航空航天、智能器件等诸多领域的极大青睐。其中光固化3D打印成型技术因其打印分辨率高、效率高,能够实现微尺寸以及复杂结构的成型,逐渐成为研究热点,具有良好的发展前景。
聚氨酯弹性体因其独特的分子结构被广泛应用于许多领域。但其在使用过程中,免不了受到光、热或机械等刺激造成物理损伤,最终导致其使用寿命和可靠性大幅降低,另一方面废弃聚氨酯弹性体的处理(包括掩埋或焚烧)通常会导致大量资源浪费和环境污染。可光固化3D打印的自修复聚氨酯弹性体是一种在遭到破坏后可以自行修复的新型材料,因其这一特殊功能,可光固化3D打印的自修复聚氨酯弹性体在涂料以及柔性电子器件等领域展现了巨大的潜力。
硼酸酯是一种动态共价键,具有高的热力学稳定性和动力学可调性的独特组合,并且硼酸酯键的键离解能为-124kcal/mol,较高的键离解能能够赋予聚氨酯弹性体较高的强度以及热稳定性。申请号为CN201811583121.8的中国专利《一种基于硼酸酯键交换的自修复光固化可再构体系的制备方法》中通过一步反应制备了一种含硼酸酯键的二官能度巯基单体,并与多官能度双键单体进行硫醇-烯光引发点击反应,得到了含硼酸酯键的交联体系。由于硼酸酯键在受热时可以进行交换反应,从而使光固化后的交联体系在受热时具有一定的可塑性,进而可实现自修复和重复再加工。但是该方法所使用的材料是固体或者高粘度流体,需要用惰性有机溶剂稀释,且含巯基原料,味道重,因此不适合光固化3D打印。2020年中国科学技术大学在《自修复聚氨酯材料的制备与性能研究》一文公开了一种含有硼酸酯键的聚氨酯弹性体,该聚氨酯弹性体的拉伸强度为7.73MPa,在水的刺激下室温修复24h后基于韧性的修复效率仅为62.03%,在空气中室温修复24h后修复效率仅为2.56%。光固化硼酸酯基聚氨酯的拉伸强度为288kPa,室温下修复24h后愈合效率仅为80.8%。
实现思路