本发明涉及聚合物合成，具体是一种聚氨酯和聚氨酯基离子导电弹性体的制备方法以及聚氨酯基离子导电弹性体的应用。
背景技术：
1、近年来，具有高机械灵敏度和自愈能力的可拉伸导电弹性体在柔性传感器、软体机器人、人机交互和自供电发电机等柔性电子器件领域的快速发展得到了人们的广泛关注。相较于传统碳基纳米填料或导电聚合物复合制备而成的柔性电子导体，以移动离子作为载体的柔性离子导电弹性体具备本征的可拉伸性得到了快速发展。目前所报道的柔性离子导体主要集中于水凝胶和离子凝胶，液体组分的存在可以促进离子的快速迁移，进而提高材料导电性能。然而，水凝胶在实际的应用场景中水分易于蒸发而在使用过程中受到限制。离子凝胶在机械负载(拉伸和压缩)工作时容易发生泄漏，导致离子凝胶导体的导电性能下降，而且有相关报道表明离子液体具有毒性，严重影响其在可穿戴以及生物医用柔性电子器件中的应用。
2、因此，研发一种兼具服役稳定性与生物安全性，同时具备高离子电导率、高机械性能及可自愈和可回收特点的无液体柔性离子导体材料对于柔性电子器件的发展尤为重要。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是提供一种聚氨酯和聚氨酯基离子导电弹性体的制备方法以及聚氨酯基离子导电弹性体的应用，通过本发明方法得到的聚氨酯具有优异的机械性能和修复性能；通过本发明方法得到的聚氨酯基离子导电弹性体兼具服役稳定性与生物安全性，同时具有高离子电导率、高机械性能及可自愈和可回收的特点；将聚氨酯基离子导电弹性体作为柔性传感器，具有优异的传感稳定性和灵敏性；将聚氨酯基离子导电弹性体作为摩擦纳米发电机的正摩擦层，具有出色的输出性能。
2、本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
3、本发明聚氨酯的结构式如式1所示：
4、
5、本发明所述聚氨酯的制备方法如下：
6、所需主要原料按质量份配比是：聚四亚甲基醚乙二醇20～30份、3,3-4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯40～60份、4,4-双马来酰亚胺二苯甲烷2～10份、催化剂1～3份、扩链剂5～20份、2,5-呋喃二甲醇5～20份；
7、制备工艺是：
8、(1)在真空环境下将置于三口烧瓶中的聚四亚甲基醚乙二醇聚加热至90～110℃下搅拌30～60min，然后降温至60～80℃；
9、(2)将3,3-4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯用无水有机溶剂溶解后加入步骤(1)处理后的聚四亚甲基醚乙二醇聚中；
10、(3)在氮气环境下再加入催化剂，反应3～5h；
11、(4)在上述体系中加入扩链剂并在30～50℃下连续搅拌8～12h；
12、(5)再加入2,5-呋喃二甲醇并在60～80℃下反应8～10h；
13、(6)最后加入4,4-双马来酰亚胺二苯甲烷连续搅拌3～5h，得到聚氨酯。
14、本发明所述催化剂为二月桂酸丁基锡(dbtdl)或二月桂酸锡(dbto)。
15、本发明所述扩链剂为两端是氨基的化合物，其结构式及合成方法如式2所示：
16、
17、本发明所述无水有机溶剂为n,n-二甲基乙酰胺(dmac)或n,n-二甲基甲酰胺(dmf)，其用量以达到溶解为宜。
18、采用上述聚氨酯制备聚氨酯基离子导电弹性体的方法如下：
19、所需主要原料按重量份配比是：双三氟甲烷磺酰亚胺锂(litfsi)20-100份、聚氨酯100份；
20、制备工艺是：将双三氟甲烷磺酰亚胺锂(litfsi)用无水有机溶剂溶解后与聚氨酯混合5h，得到混合溶液，再将混合溶液放置在80-90℃的热台上蒸发溶剂，得到聚氨酯基离子导电弹性体。
21、制备聚氨酯基离子导电弹性体时，采用的无水有机溶剂为n,n-二甲基乙酰胺(dmac)或n,n-二甲基甲酰胺(dmf)，其用量以达到溶解为宜。
22、本发明聚氨酯基离子导电弹性体可用于制作柔性传感器，也可用于制作摩擦纳米发电机的正摩擦层。
23、本发明所述聚氨酯的合成化学反应方程式如下式所示：
24、
25、本发明具有如下有益效果：
26、本发明方法采用双动态共价键与非共价相结合的相互作用力，将多重多层次氢键、二硫键和动态d-a键同时引入聚氨酯体系中，制备出具有良好的机械性能、理想的离子电导率、优异的自愈能力和可回收性的聚氨酯基离子导电弹性体。通过多重、多层次氢键和动态d-a键的引入有助于增强聚氨酯基离子导电弹性体的机械强度、自修复和回收性能，动态二硫键进一步提高其自修复能力。软相中的聚醚链段不仅提高了材料韧性，还对锂离子进行传输。基于以上特点，本发明方法得到的聚氨酯具有优异的机械性能和修复性能。本发明方法得到的聚氨酯基离子导电弹性体兼具服役稳定性与生物安全性，同时具有高离子电导率、高机械性能及可自愈和可回收的特点。将聚氨酯基离子导电弹性体作为人体运动监测的柔性高灵敏的柔性传感器，具有优异的传感稳定性和灵敏性；将聚氨酯基离子导电弹性体作为摩擦纳米发电机的正摩擦层，具有出色的输出性能。此外，经过回收/自修复后的柔性电子器件的机械性能、传感特性和自供电能力无明显差异，延长了柔性电子器件的使用寿命。
1.一种聚氨酯，其特征在于，所述聚氨酯的结构式如式1所示：
2.如权利要求1所述的聚氨酯，其特征在于，所述聚氨酯的制备方法如下：
3.如权利要求2所述的聚氨酯，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸丁基锡(dbtdl)或二月桂酸锡(dbto)。
4.如权利要求2所述的聚氨酯，其特征在于，所述扩链剂为两端是氨基的化合物，其结构式及合成方法如式2所示：
5.如权利要求2所述的聚氨酯，其特征在于，所述无水有机溶剂为n,n-二甲基乙酰胺(dmac)或n,n-二甲基甲酰胺(dmf)，用量以达到溶解为宜。
6.采用权利要求1～5任一项所述的聚氨酯制备聚氨酯基离子导电弹性体的方法，其特征在于，该方法如下：
7.如权利要求6所述制备聚氨酯基离子导电弹性体的方法，其特征在于，所述无水有机溶剂为n,n-二甲基乙酰胺(dmac)或n,n-二甲基甲酰胺(dmf)，用量以达到溶解为宜。
8.根据权利要求6所述制备方法得到的聚氨酯基离子导电弹性体的应用，其特征在于，将聚氨酯基离子导电弹性体用于制作柔性传感器。
9.根据权利要求6所述制备方法得到的聚氨酯基离子导电弹性体的应用，其特征在于，将聚氨酯基离子导电弹性体用于制作摩擦纳米发电机的正摩擦层。
