一种杂化交联动态聚合物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种杂化交联动态聚合物，其含有无机硼酸酯键以及由普通共价键形成的普通共价交联，其中，普通共价交联在至少一个交联网络中达到普通共价交联的凝胶点以上。此类动态聚合物结合了动态共价键与普通共价交联各自的优势，并通过对反应物结构的调控，可制备出结构丰富，性能多样的聚合物材料。动态聚合物中无机硼酸酯键具有的动态可逆性，使得聚合物可体现出刺激响应性等功能特性，在特定结构中对材料起到增韧、阻尼、抗冲击等作用；而普通共价交联又赋予了聚合物以一定的强度和稳定性。该动态聚合物可用于制作减震缓冲材料、抗冲击防护材料、韧性材料、密封材料、力传感器等。

A hybrid crosslinked dynamic polymer and its application

The present invention discloses a hybrid crosslinked dynamic polymer, which contains inorganic borate ester bonds and common covalent crosslinking formed by common covalent bonds, in which common covalent crosslinking reaches above the gel point of common covalent crosslinking in at least one cross linking network. This kind of dynamic polymer combines the advantages of the dynamic covalent bond with common covalent crosslinking, and the polymer materials with rich structure and various properties can be prepared by the regulation of the structure of the reactant. The dynamic reversibility of the inorganic borate bond in the dynamic polymer makes the polymer reflect the functional properties of the stimulus responsiveness and other functions in the specific structure. The common covalent crosslinking gives the polymer a certain strength and stability. The dynamic polymer can be used to make shock absorbing and cushioning materials, shock resistant and protective materials, tough materials, sealing materials, force sensors and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种杂化交联动态聚合物及其应用
本专利技术涉及智能聚合物领域，具体涉及一种由动态共价键和普通共价键构成的杂化交联动态聚合物。
技术介绍
材料科学技术的进步大大促进了人类社会的发展与变迁。进入新世纪以来，由信息技术、遗传工程技术、新能源技术、航天技术、纳米技术等形成的高新技术群，更是大大推动了材料科学的飞速发展。传统单一的结构材料或功能材料已不能满足这些飞速发展的高
的需要，各种各样多功能化、智能化的材料也应运而生。在传统的聚合物合成理念中，主要通过普通共价键设计合成新分子，普通共价键由于具有较高的键能，赋予了聚合物以良好的稳定性和应力承载能力，但相应地，其也较难体现出对于外界的响应性以及动态性，难以满足新形势下对于材料的发展需要。而动态共价键能够在适合的条件下可逆地断裂和形成，且在该过程中副反应很少，相比于普通共价键，其能够体现出超分子化学中的动态可逆性，可用于设计构筑刺激响应性智能材料，而相比于超分子作用力，其键能较强、受热力学影响小、性质较为稳定；动态共价键将超分子作用力的可逆性与普通共价键的稳固性结合在一起，使得其展现出了广泛的应用前景。将动态共价键引入聚合物，是一种形成新型智能聚合物的可行方法。在聚合物的制备过程中，可以通过交联手段制得交联聚合物，和线型聚合物相比，交联聚合物的机械强度、耐热性、耐溶剂性、稳定性等方面均有提高，并能够体现出更为良好的使用性能和应用价值。对于传统的交联聚合物，其一般分为化学交联型或者是物理交联型。化学交联型聚合物一般通过普通共价键交联形成，一旦形成，则非常稳定，力学性能也比较优良；物理交联型聚合物一般通过非共价相互作用交联形成，其突出的特点是具有动态可逆性，交联结构和聚合物的性能具有可变性。而目前普遍使用的交联聚合物，其往往是通过单一的化学交联或物理交联形成，还无法良好地将结构性与可逆性在聚合物中进行有机地结合；通过将动态共价键引入共价交联网络中，能够使得交联聚合物能够具有动态可逆性和刺激响应性等功能特性，同时又凭借动态共价键本身所具有的共价性质，使得交联聚合物能够保持一定的强度和稳定性，构筑起一个比较稳定同时又具有可逆性质的聚合物结构体系，从而达到实际使用的需要。而目前对于交联聚合物的研究，还停留在单一的普通共价键或单一的动态共价键，无法良好地将结构性与动态性在聚合物中进行有机地结合，同时其动态效果和动态调控能力也十分有限，需要制备出一种新型的动态聚合物来解决这一问题。
技术实现思路
本专利技术针对上述背景，提供了一种杂化交联动态聚合物，其含有无机硼酸酯键以及由普通共价键形成的普通共价交联，其中，普通共价交联在至少一个交联网络中达到普通共价交联的凝胶点以上。所述的动态聚合物在具有良好的力学强度和一定的韧性的同时，也表现出良好的动态可逆性，并可体现出刺激响应性、可塑性等功能特性。本专利技术通过如下技术方案予以实现：一种杂化交联动态聚合物，其含有无机硼酸酯键以及由普通共价键形成的普通共价交联，其中，普通共价交联在至少一个交联网络中达到普通共价交联的凝胶点以上。本专利技术中所述的杂化交联动态聚合物中，还可选地含有超分子氢键作用，其中，超分子氢键作用可以是链内非交联作用和/或链间交联作用和/或非交联作用。在本专利技术的实施方式中，动态聚合物可以由一个或多个交联网络所构成。当动态聚合物仅由一个交联网络构成时，在所述的交联网络结构中同时含有所述的普通共价交联和动态共价交联。当动态聚合物由两个或多个交联网络构成时，其可以由两个或多个相互共混的交联网络构成，也可以由两个或多个相互穿插的交联网络构成，也可以由两个或多个部分相互穿插的交联网络构成，也可以由以上三种交联网络进行组合构成，但本专利技术不仅限于此。根据本专利技术的一个优选实施方式，所述杂化交联动态聚合物仅含有一个交联网络，并且此交联网络中同时含有由无机硼酸酯键形成动态共价交联以及由普通共价键形成的普通共价交联，其中，普通共价交联的交联度达到凝胶点以上。根据本专利技术的另一个优选实施方式，所述杂化交联动态聚合物含有两个交联网络，其中一个交联网络仅含有由普通共价键形成的普通共价交联且普通共价交联的交联度在其凝胶点以上，另外一个交联网络仅含有由无机硼酸酯键形成的动态共价交联且动态共价交联的交联度在其凝胶点以上。根据本专利技术的另一个优选实施方式，所述杂化交联动态聚合物含有两个交联网络，其中一个交联网络同时含有由无机硼酸酯键形成动态共价交联以及由普通共价键形成的普通共价交联且普通共价交联的交联度在其凝胶点以上，另外一个交联网络仅含有由普通共价键形成的普通共价交联且普通共价交联的交联度在其凝胶点以上。根据本专利技术的另一个优选实施方式，所述杂化交联动态聚合物仅含有一个交联网络，并且此交联网络中仅含有由普通共价键形成的普通共价交联且普通共价交联的交联度在其凝胶点以上，并且其中分散着含有无机硼酸酯键的非交联动态聚合物。根据本专利技术的另一个优选实施方式，所述杂化交联动态聚合物仅含有一个交联网络，并且此交联网络中仅含有由普通共价键形成的普通共价交联且普通共价交联的交联度在其凝胶点以上，并且其中分散着以无机硼酸酯键交联的具有凝胶点以上交联结构的动态聚合物颗粒。根据本专利技术的另一个优选实施方式，所述杂化交联动态聚合物仅含有一个交联网络，并且此交联网络中同时含有由无机硼酸酯键形成动态共价交联以及由普通共价键形成的普通共价交联，其中，普通共价交联的交联度达到凝胶点以上，同时，在交联网络中还含有超分子氢键作用。根据本专利技术的另一个优选实施方式，所述杂化交联动态聚合物含有两个交联网络，其中一个交联网络含有由普通共价键形成的普通共价交联且普通共价交联的交联度在其凝胶点以上，另外一个交联网络含有由无机硼酸酯键形成的动态共价交联且动态共价交联的交联度在其凝胶点以上，同时在至少一个交联网络中还含有超分子氢键作用。此外，本专利技术还可以有其他多种多样的杂化网络结构实施方式，一个实施方式中可以包含多个相同或不相同的交联网络，同一个交联网络中可以含有不同的普通共价交联和/或不同的无机硼酸酯键交联，同时还可选地含有相同或不同的超分子氢键作用，其中超分子氢键作用可以与普通共价交联和/或动态共价交联在同一个交联网络中或者在各自独立的交联网络中或者部分与共价交联网络相互作用，也可以以非交联聚合物的形式分散在普通共价交联和/或动态共价交联网络中。任何一个网络的任何一种交联的交联度也可以合理地进行控制，以达到调控平衡结构和动态性能的目的。本领域的技术人员可以根据本专利技术的逻辑和脉络，合理有效地实现。本专利技术还提供一种吸能方法，其特征在于，提供一种杂化交联动态聚合物，并以其作为吸能材料进行吸能；其中，所述的杂化交联动态聚合物，其含有无机硼酸酯键以及由普通共价键形成的普通共价交联，其中，普通共价交联在至少一个交联网络中达到普通共价交联的凝胶点以上。在本专利技术中所述的无机硼酸酯键，其选自以下结构中的一种：类1：类2：其中，Y1、Y2选自硫原子、氮原子、硼原子、硅原子，优选为氮原子；表示与氢原子、聚合物链、交联网络链或者其他任意合适的基团/原子的连接，其中a、b表示与Y1、Y2相连的连接个数；当Y1、Y2选自硫原子时，a、b＝1；当Y1、Y2选自氮原子、硼原子时，a、b＝2；当Y1、Y2选自硅原子时，a、b＝3；表示任意元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种杂化交联动态聚合物，其特征在于，其含有无机硼酸酯键以及由普通共价键形成的普通共价交联，其中，普通共价交联在至少一个交联网络中达到普通共价交联的凝胶点以上；其中，所述的无机硼酸酯键，其选自以下结构中的一种：类1：

【技术特征摘要】
1.一种杂化交联动态聚合物，其特征在于，其含有无机硼酸酯键以及由普通共价键形成的普通共价交联，其中，普通共价交联在至少一个交联网络中达到普通共价交联的凝胶点以上；其中，所述的无机硼酸酯键，其选自以下结构中的一种：类1：类2：其中，Y1、Y2选自硫原子、氮原子、硼原子、硅原子；a、b表示与Y1、Y2相连的连接个数；当Y1、Y2选自硫原子时，a、b＝1；当Y1、Y2选自氮原子、硼原子时，a、b＝2；当Y1、Y2选自硅原子时，a、b＝3；表示芳香族环，且芳香族环上含有两个相邻的碳原子，其位于无机硼酸酯键中的五元环或六元环中。2.根据权利要求1所述的杂化交联动态聚合物，其特征在于，所述动态聚合物结构中还含有超分子氢键作用。3.根据权利要求2所述的杂化交联动态聚合物，其特征在于，形成所述超分子氢键作用的氢键基团，其含有以下结构成分：4.根据权利要求1所述的杂化交联动态聚合物，其特征在于，所述杂化交联动态聚合物仅含有一个交联网络，并且此交联网络中同时含有由无机硼酸酯键形成的动态共价交联以及由普通共价键形成的普通共价交联，其中，普通共价交联的交联度达到凝胶点以上。5.根据权利要求1所述的杂化交联动态聚合物，其特征在于，所述杂化交联动态聚合物含有两个交联网络，其中一个交联网络仅含有由普通共价键形成的普通共价交联且普通共价交联的交联度在其凝胶点以上，另外一个交联网络仅含有由无机硼酸酯键形成的动态共价交联且动态共价交联的交联度在其凝胶点以上。6.根据权利要求1所述的杂化交联动态聚合物，其特征在于，所述杂化交联动态聚合物含有两个交联网络，其中一个交联网络同时含有由无机硼酸酯键形成的动态共价交联以及由普通共价键形成的普通共价交联且普通共价交联的交联度在其凝胶点以上，另外一个交联网络仅含有由普通共价键形成的普通共价交联且普通共价交联的交联度在其凝胶点以上。7.根据权利要求1所述的杂化交联动态聚合物，其特征在于，所述杂化交联动态聚合物仅含有一个交联网络，并且此交联网络中仅含有由普通共价键形成的普通共价交联且普通共价交联的交联度在其凝胶点以上，并且其中分散着含有无机硼酸酯键的非交联动态聚合物。8.根据权利要求1所述的杂化交联动态聚合物，其特征在于，所述杂...

【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