本发明属于自修复材料，涉及一种高透光率超强超韧自修复聚脲及其制备方法。
背景技术：
1、高韧性热塑型聚氨酯兼具高回弹性、高稳定性、高抗震性等优异特性被广泛的应用于汽车、航空、医疗等领域。然而，在其加工冷却及日常使用过程中易在其内部产生微裂纹，这种损伤难以检测且在使用过程中会逐步扩大，这是高韧性热塑型聚氨酯器件损坏的主要原因之一。因此，如何规避或修复微裂纹，对延长热塑型聚氨酯的使用寿命、提高其稳定性有着至关重要的意义。
2、受自然界生命体伤口自愈合启发，研究人员通过在热塑性聚氨酯网络中构建动态共价键或超分子键，制备了一系列功能化的自修复聚氨酯弹性体。2018年，中科院宋妍等人在《angewandte chemie-international edition》上报道了一种韧性高达345 mj m-3的热响应自修复聚氨酯材料，其拉伸强度高达44 mpa，在80 ℃下修复48 h，修复效率高达90%。然而，该材料其合成方法繁琐，透光率差及自修复条件苛刻，很难推广应用。2019年，南京理工大学傅佳骏教授课题组专利cn 110684175a公开了一种一步缩聚反应制备的高透光率的室温自修复聚氨酯，其韧性值为65.5 mj m-3，这为设计高韧性热塑型聚氨酯提供了借鉴思路。同年，四川大学张爱民等人专利cn110845699a公开了一种耐撕裂的室温自修复聚氨酯，但是其制备步骤复杂，制备单体成本较高，且该聚氨酯延展度和断裂能两项关键机械性能指标较低，严重限制了其工业化应用。2020年，郑州大学李禹函等人在《materialshorizons》上报道了一种通过简单的两步缩聚制备的应力结晶自增强室温自修复聚氨酯，其拉伸强度达29 mpa，韧性值为121.8 mj m-3，材料透光率在80%以上，兼具优异的回复特性。但该弹性体在应变过程中产生应变结晶，很难保证透光度，原料价格昂贵，严重限制了该自修复聚氨酯的应用和推广。2020年，吉林大学王晓晗等人在《advanced materials》上报道了一种溶剂刺激响应自修复聚氨酯弹性体，其韧性值为363.8 mj m-3，断裂能高达192.9 kj m-2，最大拉伸强度达52.4 mpa，这极大地拓展了自修复弹性体的应用场景。2021年，南京理工大学王东等人在《materials horizons》上报道了一种简单的一锅法缩聚反应制备的高透光率自修复聚氨酯，其韧性值高达503.3 mj m-3，断裂能为113.6 kj m-2，抗冲击能为16.5 kj m-1，且具有极好的耐高温和耐潮湿性能，可以实现自修复聚氨酯在多种领域对昂贵的结构性材料的替代。然而该材料与吉林大学王晓晗等人报道的聚氨酯一样，需要溶剂辅助完成自修复过程，修复过程必然会损伤材料透光度，且原料价格昂贵，很难大规模推广应用。
3、综上所述，基于自修复高韧性热塑型聚氨酯的机械性能(模量和韧性)与动态自修复性能间的内在矛盾，设计、制备一种兼具优异自修复能力和强机械性能的聚氨酯，是一项巨大挑战。同时，考虑到自修复高韧性热塑型聚氨酯的大规模推广，简单的合成方法、廉价的合成原料以及适宜的修复条件也是至关重要的因素。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种高透光率超强超韧自修复聚脲及其制备方法。
2、实现本发明目的技术方案如下：
3、本发明的高透光率超强超韧自修复聚脲，其结构式如下：
4、，10≤n≤60。
5、本发明的高透光率超强超韧自修复聚脲由异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚胺及异佛尔酮二胺缩聚制备而成，其中异佛尔酮二异氰酸酯与聚醚胺及异佛尔酮二胺的摩尔比为102:30-60:40-70，聚醚胺与异佛尔酮二胺摩尔量之和与异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔量之比为100:102。异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔量大于聚醚胺的摩尔量，所述的甲聚醚胺的结构式如下：
6、，10≤n≤60。
7、本发明的高透光率超强超韧自修复聚脲的制备方法，具体步骤如下：
8、（1）在惰性气体氛围下，将异佛尔酮二异氰酸酯溶于n,n’-二甲基甲酰胺溶剂中，制得混合溶液ⅰ；
9、（2）将聚醚胺溶于n,n’-二甲基甲酰胺溶剂中，制得混合溶液ⅱ，然后将混合液体ⅱ于0-4 ℃逐滴加入到混合溶液ⅰ中，搅拌反应1-2 h，制得反应初产物溶液ⅲ；反应初产物的结构式如下：
10、，10≤n≤60；
11、（3）将异佛尔酮二胺溶于n,n’-二甲基甲酰胺溶剂中，制得混合溶液ⅳ，然后将混合溶液ⅳ于0-4 ℃逐滴加入到反应初产物溶液ⅲ中，搅拌反应5-6 h，制得反应初产物溶液ⅴ，其中聚醚胺与异佛尔酮二胺摩尔量之和与异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔量之比为100:102，异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔量大于聚醚胺的摩尔量；
12、（4）将初产物溶液ⅴ于85 ℃条件下继续反应12-16 h，得到聚合物溶液ⅵ；
13、（5）在聚合物溶液ⅵ中加入2-3 ml乙醇，于室温条件下搅拌1-2 h猝灭残余异氰酸酯，将溶液置于聚四氟乙烯模具中，真空法除去溶液内部微小气泡；
14、（6）将产物连同聚四氟乙烯模具置于85-90 ℃鼓风烘箱中36-48 h除去溶剂，最后置于85-90 ℃真空烘箱中除去残余微量溶剂后制得高透光率超强超韧自修复聚脲产物，备用。
15、优选地，异佛尔酮二异氰酸酯与聚醚胺及异佛尔酮二胺的摩尔比为102:30-60:40-70。
16、优选地，所述的混合溶液ⅰ、混合溶液ⅱ、混合溶液ⅳ的体积比为1-2:2-3:1-2。
17、优选地，步骤（1）中，混合溶液ⅰ中异佛尔酮二异氰酸酯的浓度为0.1-0.4 g ml-1。
18、优选地，步骤（2）中，所述的聚醚胺的分子量为2000。
19、优选地，步骤（2）中，滴加速度为800-1000 μl min-1。
20、优选地，步骤（6）中，干燥工艺为置于85-90 ℃真空条件下干燥36-48 h，再置于90℃真空条件下干燥24 h。
21、本发明的高透光率超强超韧自修复聚脲的自修复方法，具体为将聚脲弹性体置于60-80℃环境下促进修复。
22、进一步地，本发明提供上述高透光率超强超韧自修复聚脲在制备吸能减震材料或抗冲击材料中的应用。
23、本发明的高透光率超强超韧自修复聚脲，通过超分子氢键的构建以及对硬相结构的调控，其软/硬相单元堆积及硬相的加强为材料提供了高的机械强度和较好的延展度，在一定作用力下，软相、硬相先后解离-重组，消散能量，展现出较高的韧性特性；在热刺激下，完成链段的重排及硬相单元重组，获得较好的修复能力；
24、与现有技术相比，本发明具有以下优点：
25、（1）本发明的自修复聚脲，拥有优异的自修复能力，在热刺激下能够实现92%以上的韧性修复，94%以上的延展性修复；
26、（2）本发明的自修复聚脲具有较高的透光率，在可见光区透光率高达91%以上；
27、（3）本发明的自修复聚脲，具有超高的韧性，韧性值高达214 mj m-3，最大拉伸强度在15 mpa以上，最高拉伸倍率为23倍左右；暴露空气下机械性能稳定，具有良好的抗水汽吸附能力；
28、（4）本发明的自修复聚脲，可以实现多次重溶回收成型，相比于传统的热固型聚脲材料，可以重复回收利用，有效延长材料的使用寿命；
29、（5）本发明的自修复聚脲的制备方法操作简单，原料价格低廉，产率高，重复性稳定，易于市场推广。
1.高透光率超强超韧自修复聚脲，其特征在于，由异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚胺及异佛尔酮二胺缩聚制备而成，其结构式如下：
2.一种如权利要求1所述的高透光率超强超韧自修复聚脲的制备方法，其特征在于，包括具体步骤如下：
3.根据权利要求2所述的高透光率超强超韧自修复聚脲的制备方法，其特征在于，异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚胺及异佛尔酮二胺的摩尔比为102:30-60:40-70。
4.根据权利要求2所述的高透光率超强超韧自修复聚脲的制备方法，其特征在于，所述的混合溶液ⅰ、混合溶液ⅱ、混合溶液ⅳ的体积比为1-2:2-3:1-2。
5.根据权利要求2所述的高透光率超强超韧自修复聚脲的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的混合溶液ⅰ中异佛尔酮二异氰酸酯的浓度为0.1-0.4 g ml-1。
6.根据权利要求2所述的高透光率超强超韧自修复聚脲的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的聚醚胺的分子量为2000。
7.根据权利要求2所述的高透光率超强超韧自修复聚脲的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，滴加速度为800-1000 μl min-1。
8.根据权利要求2所述的高透光率超强超韧自修复聚脲的制备方法，其特征在于，步骤（6）中，干燥工艺为置于85-90 ℃真空条件下干燥36-48 h，再置于90 ℃真空条件下干燥24h。
9.根据权利要求1所述的高透光率超强超韧自修复聚脲的自修复方法，其特征在于，将聚脲弹性体置于60-80 ℃环境下促进修复。
10.根据权利要求1所述的高透光率超强超韧自修复聚脲在制备吸能减震材料或抗冲击材料中的应用。
