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，其含有有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有机硼酸酯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。动态聚合物中有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 containing organic 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 organic borate ester 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 reactants. The dynamic reversibility of the organic borate ester bonds in dynamic polymers makes the polymer reflect the functional properties of irritation and responsiveness, toughening, damping and anti impact on the material in a specific structure, while 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
随着科学技术的发展与进步，进入21世纪之后，涌现出了大批种类繁多、性能各异的智能聚合物材料，而传统聚合物也在其基本性能的基础上，不断朝着功能化、智能化、精细化的方向发展，聚合物材料也由结构材料向具有光、电、声、磁、生物医学、仿生、催化、物质分离及能量转换等效应的功能材料方向扩展，出现了一系列诸如分离材料、生物材料、智能材料、贮能材料、光导材料、纳米材料、电子信息材料等具有功能效应的新型聚合物材料。对于聚合物结构与性能关系的研究，也由宏观进入微观，从定性进入定量，由静态进入动态，逐步实现在分子设计水平上合成并制备能够达到期望功能的聚合物。传统的聚合物一般由普通共价键构成，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。而动态共价键则是一类可以在一定条件下进行可逆反应的化学键，它比非共价键稳定，但键能又弱于普通共价键，通过控制外界的条件可以实现动态共价键的断裂和形成。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。在聚合物中引入动态共价键的意义在于，动态共价键在普通共价键的基础上，具有超分子化学中非共价相互作用所具有的动态可逆特性，同时又规避了超分子非共价相互作用本身键能较弱，稳定性较差，易受外界因素影响的缺陷。因此，通过在聚合物中引入动态共价键，有希望能够获得具有良好综合性能的聚合物。通过交联的手段使得聚合物等组分形成无限三维网络结构，能够使得聚合物在热稳定性、力学性能、耐溶剂性等方面的性能得以提高，并可以获得具有良好使用性能和应用价值的聚合物材料。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，其往往是由单一的普通共价键或单一的动态共价键所构成，还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，其动态性的可逆效果以及调控能力也十分有限，需要发展出一种新型的聚合物填补这一空白。
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，其含有有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，其含有有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，所述杂化交联动态聚合物的形态选自以下任一种：普通固体、弹性体、有机凝胶、齐聚物溶胀凝胶、增塑剂溶胀凝胶、离子液体溶胀凝胶、泡沫材料。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，杂化交联动态聚合物可以由一个或多个交联网络所构成。当杂化交联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。当杂化交联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有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。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有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有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。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有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，并且其中分散着以有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有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有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/或不同的有机硼酸酯键交联，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，其含有有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有机硼酸酯键，其选自如下结构中的一种：其中，所述结构中的硼原子需与一个碳原子通过硼碳键相连，且至少有一个有机基团通过所述硼碳键连接到硼原子上；表示任意元数的芳香族环，优选为六元环，且芳香族环上含有两个相邻的碳原子，其位于有机硼酸酯键中的五元环或六元环中；芳香族环成环原子上的氢原子可以被任一取代基取代，也可以不被取代；表示与氢原子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种杂化交联动态聚合物，其特征在于，其含有有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，所述的有机硼酸酯键，其选自如下结构中的一种：

【技术特征摘要】
1.一种杂化交联动态聚合物，其特征在于，其含有有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，所述的有机硼酸酯键，其选自如下结构中的一种：其中，所述结构中的硼原子需与一个碳原子通过硼碳键相连，且至少有一个有机基团通过所述硼碳键连接到硼原子上；表示芳香族环，且芳香族环上含有两个相邻的碳原子，其位于有机硼酸酯键中的五元环或六元环中；其中，所述杂化交联动态聚合物的形态选自以下任一种：普通固体、弹性体、有机凝胶、齐聚物溶胀凝胶、增塑剂溶胀凝胶、离子液体溶胀凝胶、泡沫材料。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有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有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有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...

【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