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一种基于动态聚合物的吸能方法技术

技术编号:18568521 阅读:35 留言:0更新日期:2018-08-01 04:57
本发明专利技术公开了一种基于动态聚合物的吸能方法,其特征在于,采用含有由无机硼酸基元与单羟基基元反应生成的无机硼酸酯键以及可选的超分子氢键的动态聚合物作为吸能材料进行吸能防护;其中,所述的无机硼酸酯键作为动态聚合物的聚合链接点和/或交联链接点而存在,是形成或维持动态聚合物结构的必要条件。基于动态无机硼酸酯键的动态可逆性,所述动态聚合物具有能量耗散和吸能特性,以其作为吸能材料可以提供良好的阻尼、减震、隔音、消声、抗冲击、高韧性等功能,特别是应用于运动和日常生活与工作的身体防护、军警身体防护、防爆、空降和空投防护、汽车防撞、电子电器产品抗冲击防护等方面。

A method of energy absorption based on dynamic polymer

The invention discloses a dynamic polymer based energy absorption method, which is characterized by the use of a dynamic polymer containing inorganic boric acid ester bonds and an optional supramolecular hydrogen bond formed by the reaction of an inorganic boric acid base element to a mono hydroxyl group and an optional supermolecule hydrogen bond as an energy absorption material; in this, the inorganic borate ester bond is used as a dynamic. The existence of polymer linking points and/or crosslinking points is a necessary condition for the formation or maintenance of dynamic polymer structures. Based on the dynamic reversibility of the dynamic inorganic borate ester bond, the dynamic polymer has energy dissipation and energy absorption characteristics, and it can provide good damping, shock absorption, sound insulation, noise elimination, shock resistance, high toughness and so on as energy absorption materials, especially for physical protection and military police used in sports and daily life and work. Body protection, explosion-proof, airborne and airdrop protection, car collision avoidance, electronic and electrical products impact protection and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态聚合物的吸能方法
本专利技术涉及一种吸能方法,具体涉及一种基于由动态可逆共价键构成的动态聚合物的吸能方法。
技术介绍
在日常生活、运动、休闲娱乐、军事、警务、安保、医护、生产等活动中,人体、动物体和物品等经常受到撞击、振动、震动、爆炸、声音等物理冲击的严重影响。通过使用吸能材料进行吸能,可以对这类物理冲击起到有效的防护、缓解。这些吸能方法分为主动式吸能与被动式吸能。主动式吸能包括使用减振器等方法,被动式吸能包括使用具有吸能功能的材料等方法。用于吸能的材料主要有金属、聚合物、复合材料等材料。其中,聚合物材料的能量损耗来源主要有以下几种:1、利用聚合物在其玻璃化转变温度附近具有高损耗因子的现象吸能。这种方法由于材料处在玻璃化转变温度附近,材料的力学性能对温度变化敏感,在使用过程中材料的力学性能易随环境温度的变化而剧烈变化,给使用带来困难;2、利用共价键等化学键的断裂以及材料内部产生裂纹甚至材料整体的断裂等过程吸能,在上述各过程中,共价键的断裂与宏观的裂纹、断裂不但无法恢复,还将导致材料的力学性能降低,在一次或少数几次吸能过程后,材料必须及时替换才能维持原有的性能;3、利用形变,特别是聚合物橡胶态或粘弹态的较大形变所带来的分子链段间的内摩擦吸能,这种方法通常需要材料发生较大的形变才能产生显著的效果,而当材料发生能量高损耗的形变后,往往无法恢复到原来的形状,无法继续使用,必须被更换。在现有技术中,用做吸能的聚合物材料常见的结构有基于上述各种能量损耗机理而设计得到的聚合物合金、聚合物互穿网络、聚合物弹性体等。这些用于吸能的结构往往是上述各机理的简单叠加,与单一的上述机理相比虽然一定程度上扩大了吸能范围,提升了吸能效率,但仍然无法避免其不足。因此,需要发展一种新的吸能方法,特别是利用引入一种新的能量吸收和损耗机理的聚合物来进行吸能,以解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
本专利技术针对上述背景,提供了一种以含有由无机硼酸基元与单羟基基元反应生成的无机硼酸酯键以及可选的超分子氢键的动态聚合物作为吸能材料进行吸能防护的吸能方法。所述的动态聚合物稳定性好,在一般的温和条件下即可具有良好的动态可逆性,并可通过无机硼酸酯键和氢键的可逆断裂来吸收能量,赋予了动态聚合物以良好的抗冲击防护性,还可体现出自修复性、可重复使用性、可回收性以及仿生力学性能,从而提供了一种新型的吸能方法。本专利技术通过如下技术方案予以实现:本专利技术涉及一种基于动态聚合物的吸能方法,其特征在于,提供一种动态聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能防护;其中,所述的动态聚合物,其含有由无机硼酸基元与单羟基基元反应生成的无机硼酸酯键以及可选的超分子氢键;其中,所述的无机硼酸酯键作为动态聚合物的聚合链接点和/或交联链接点而存在,是形成或维持动态聚合物结构的必要条件。所述的动态聚合物,其组成中的聚合物链拓扑结构选自线型、环状、支化、团簇、交联及其组合形式。在本专利技术的实施方式中,对于具有非交联结构的动态聚合物,其含有所述的无机硼酸酯键及可选的超分子氢键,其拓扑结构选自线型、环状、支化结构、团簇及其组合;其中优选所述的动态聚合物具有线型或环状结构且含有骨架氢键基团和/或侧氢键基团,所述动态聚合物具有支化结构且含有骨架氢键基团和/或侧氢键基团,所述动态聚合物具有团簇结构且含有骨架氢键基团和/或侧氢键基团;更优选所述动态聚合物具有线型或环状结构且含有骨架氢键基团和侧氢键基团、所述动态聚合物具有支化结构且含有骨架氢键基团和侧氢键基团、所述动态聚合物具有团簇结构且含有骨架氢键基团和侧氢键基团。在本专利技术的实施方式中,对于具有交联结构的动态聚合物,其含有所述的无机硼酸酯键交联及可选的超分子氢键;其中优选具有交联结构的动态聚合物含有无机硼酸酯键及骨架氢键基团;优选具有交联结构的动态聚合物含有无机硼酸酯键及侧氢键基团;更优选具有交联结构的动态聚合物含有无机硼酸酯键及骨架氢键基团和侧氢键基团。在本专利技术中,所述的无机硼酸酯键,其具有如下所示结构中的至少一种:其中,K1、K2、K3各自独立地选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、氧原子、硫原子、硼原子、氮原子、硅原子;a为与K1、K2、K3相连的连接个数;当K1、K2、K3为氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子时,a为0;当K1、K2、K3为氧原子、硫原子时,a为1;当K1、K2、K3为硼原子、氮原子时,a为2;当K1、K2、K3为硅原子时,a为3;表示与聚合物链、交联链接或者其他任意合适的基团的连接,且连在同一个原子上的两个可以同时连在另一个原子上形成双键,连在同一个原子上的三个可以同时连在另一个原子上形成三键,连在同一个碳原子上的三个连接还可以作为芳环的一部分;其中任两个或两个以上的可以连成桥或不成桥,所述的无机硼酸酯键通过至少一个所述连接接入聚合物链中;其中结构式(2)或(3)若两个碳原子通过两个或两个以上的连接成环状无机硼酸酯结构,则其为第六个原子为杂原子的六元环或为任意七元及其以上的环。在本专利技术的实施方式中,所述的无机硼酸酯键由无机硼酸基元与单羟基基元反应生成。在本专利技术中所述的无机硼酸基元,其选自但不仅限于无机硼酸基、无机硼酸酯基、无机硼酸盐基、无机卤化硼基、无机硼烷基及其组合;其中,无机硼酸基元优选无机硼酸基、无机硼酸酯基及无机卤化硼基。其中,所述的无机硼酸基,其指的是化合物结构中至少包含一个由硼原子以及与该硼原子相连的一个羟基所组成的结构基元(B-OH),而且化合物中与硼原子直接连接的原子可以选自除碳原子外其他任意合适的原子,其中一个羟基(-OH)即为一个官能团。其中,所述的无机硼酸酯基,其指的是化合物结构中至少包含一个由硼原子、与该硼原子相连的一个氧原子和与该氧原子相连的烃基或硅烷基所组成的结构基元(B-OR,其中R为以碳、氢原子为主的烃基或以硅、氢原子为主的硅烷基,其通过碳原子或硅原子与氧原子相连),而且化合物中与硼原子直接连接的原子可以选自除碳原子外其他任意合适的原子,其中一个酯基(-OR)即为一个官能团。其中,所述的无机硼酸盐基,其指的是化合物结构中至少包含一个由硼原子以及与该硼原子相连的一个氧负离子所组成的结构基元(B-O-)和至少包含一个正离子(Mn+,其为一价、二价或三价阳离子,其选自但不仅限于Li+、Na+、K+、Ni+、Ag+、NH4+、Mg2+、Ca2+、Zn2+、Ba2+、Fe2+、Cu2+、Mn2+、Al3+、Fe3+),而且化合物中与硼原子直接连接的原子可以选自除碳原子外其他任意合适的原子,其中一个氧负离子(-O-)即为一个官能团。其中,所述的无机卤化硼基,其指的是化合物结构中至少包含一个由硼原子以及与该硼原子相连的一个卤素原子(F、Cl、Br、I)所组成的结构基元(B-F、B-Cl、B-Br、B-I),而且化合物中与硼原子直接连接的原子可以选自除碳原子外其他任意合适的原子,其中一个卤素原子(-F、-Cl、-Br、-I)即为一个官能团,其也可以通过水解形成无机硼酸基,形成的一个无机硼羟基(-OH)即为一个官能团。其中,所述的无机硼烷基,其指的是化合物结构中至少包含一个由硼原子以及与该硼原子相连的一个氢原子所组成的结构基元(B-H),而且化合物中与硼原子直接连接的原子可以选自除碳原子外其本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于动态聚合物的吸能方法,其特征在于,提供一种动态聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能防护;其中,所述的动态聚合物,其含有无机硼酸酯键;其中,所述的无机硼酸酯键作为动态聚合物的聚合链接点、或者交联链接点、或者同时作为聚合链接点和交联链接点而存在,是形成或维持动态聚合物结构的必要条件,其具有如下所示结构中的至少一种:

【技术特征摘要】
1.一种基于动态聚合物的吸能方法,其特征在于,提供一种动态聚合物,并以其作为吸能材料进行吸能防护;其中,所述的动态聚合物,其含有无机硼酸酯键;其中,所述的无机硼酸酯键作为动态聚合物的聚合链接点、或者交联链接点、或者同时作为聚合链接点和交联链接点而存在,是形成或维持动态聚合物结构的必要条件,其具有如下所示结构中的至少一种:其中,硼原子和碳原子之间至少形成一个无机硼酸酯键;其中,K1、K2、K3各自独立地选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、氧原子、硫原子、硼原子、氮原子、硅原子;a为与K1、K2、K3相连的连接个数;当K1、K2、K3为氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子时,a为0;当K1、K2、K3为氧原子、硫原子时,a为1;当K1、K2、K3为硼原子、氮原子时,a为2;当K1、K2、K3为硅原子时,a为3。2.根据权利要求1所述的一种基于动态聚合物的吸能方法,其特征在于,所述动态聚合物中的无机硼酸酯键由无机硼酸基元与单羟基基元反应而成。3.根据权利要求1所述的一种基于动态聚合物的吸能方法,其特征在于,所述动态聚合物链拓扑结构选自线型、环状、支化、团簇、交联及其组合形式。4.根据权利要求1所述的一种基于动态聚合物的吸能方法,其特征在于,所述的动态聚合物还包含有超分子氢键作用,形成所述的超分子氢键作用的氢键基团选自骨架氢键基团、或者侧氢键基团、或者骨架氢键基团和侧氢键基团。5.根据权利要求4所述的一种基于动态聚合物的吸能方法,其特征在于,形成所述的超分子氢键作用的氢键基团,其含有以下结构成分:6.根据权利要求1所述的一种基于动态聚合物的吸能方法,其特征在于,构成所述动态聚合物或其组成的配方组分还包括以下任一种或任几种可添加物或可使用物:助剂、填料;其中,所述的助剂选自以下任一种或任几种:催化剂、引发剂、抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂、增韧剂、润滑剂、脱模剂、增塑剂、发泡剂、动态调节剂、抗静电剂、乳化剂、分散剂、着色剂、荧光增白剂、消光剂、阻燃剂、成核剂、流变剂、增稠剂、流平剂;其中,所述的填料选自以下任一种或任几种:无机非金属填料、金属填料、有机填料。7.根据权利要求1所述的一种基于动态聚合物的吸能方法,其特征在于,所述的动态聚合物或其组成具有以下任一种性状:溶液、乳液、膏、胶、普通固体、弹性体、凝胶、泡沫。8.根据权利要求1到7中任一项所述的基于动态聚合物的吸能方法,其特征在于,其应用于运动和日常生活与工作的身体防护、军警身体防护、防爆、空降和空投防护、汽车防撞、电子电器产品抗冲击防护、隔音、消...

【专利技术属性】
技术研发人员:不公告发明人
申请(专利权)人:翁秋梅
类型:发明
国别省市:福建,35

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