一种基于杂化交联网络动态聚合物的吸能方法技术

本发明专利技术公开了一种基于杂化交联网络动态聚合物的吸能方法，其特征在于，采用含有普通共价交联和动态共价键及可选的超分子氢键的杂化交联网络动态聚合物作为吸能材料进行吸能防护；其中，所述的动态共价键为无机硼酸酯键。此类动态聚合物结合了普通共价交联和动态共价键各自的优势，普通共价交联赋予了聚合物以一定的强度和稳定性，动态聚合物中动态共价键所具有的强动态可逆性，使得所述动态聚合物具有能量耗散和吸能特性，以其作为吸能材料使用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。

Energy absorption method based on hybrid crosslinking network dynamic polymer

The invention discloses an energy absorption method based on the hybrid crosslinked network dynamic polymer, which is characterized by the use of hybrid crosslinked network dynamic polymers containing common covalent crosslinking and dynamic covalent bonds and optional supramolecular hydrogen bonds as energy absorption materials. The dynamic covalent bonds are inorganic boric acid. Ester bond. This kind of dynamic polymer combines the advantages of common covalent and dynamic covalent bonds. Common covalent crosslinking gives the polymer a certain strength and stability. The dynamic and dynamic reversibility of the dynamic covalent bond in the dynamic polymer makes the dynamic polymer have the energy dissipation and energy absorption properties, and use it as suction. The use of material can provide good damping, shock absorption, sound insulation, noise reduction, impact resistance, high toughness and other functions, especially in sports and daily life and work of body protection, military and police body protection, explosion-proof, airborne and air drop protection, automobile collision prevention, electronic and electrical products anti impact protection and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种基于杂化交联网络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普通共价交联和动态共价交联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，提供了一种基于杂化交联网络动态聚合物的吸能方法，其特征在于，采用含有普通共价交联和动态共价键及可选的超分子氢键的杂化交联网络动态聚合物作为吸能材料进行吸能防护；其中，所述的普通共价交联由普通共价键实现，所述的动态共价键为无机硼酸酯键，且所述的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。所述的杂化交联网络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，还可体现出刺激响应性、自修复性及可塑性等功能特性，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杂化交联网络动态聚合物的吸能方法，其特征在于，提供一种杂化交联网络动态聚合物，并以其作为吸能材料进行吸能防护；其中，所述的杂化交联网络动态聚合物，其含有普通共价交联和动态共价键；其中，所述的普通共价交联由普通共价键实现，所述的动态共价键是无机硼酸酯键，且所述的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网络动态聚合物中，还可选地包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包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(第一种网络结构)，所述的动态聚合物仅含有一个交联网络，并且此交联网络同时含有普通共价交联和无机硼酸酯键交联，其中，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(第二种网络结构)，所述的动态聚合物含有两个交联网络，其中一个交联网络仅含有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无机硼酸酯键交联。根据本专利技术的又一个优选实施方式(第三种网络结构)，所述的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普通共价交联和无机硼酸酯键交联，另外一个交联网络仅含有普通共价交联，并且所述的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。根据本专利技术的又一个优选实施方式(第四种网络结构)，所述的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普通共价交联和无机硼酸酯键交联，另外一个交联网络亦同时含有普通共价交联和无机硼酸酯键交联，但两个交联网络不同，并且所述的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。根据本专利技术的一个优选实施方式(第五种网络结构)，所述的动态聚合物仅含有一个交联网络，并且此交联网络仅含有普通共价交联且普通共价交联的交联度在其凝胶点以上，含有无机硼酸酯键交联的动态聚合物以颗粒形状分散在普通共价交联网络中。根据本专利技术的一个优选实施方式(第六种网络结构)，所述的动态聚合物仅含有一个交联网络，并且此交联网络仅含有普通共价交联且普通共价交联的交联度在其凝胶点以上，含有无机硼酸酯键的非交联动态聚合物分散在普通共价交联网络中。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三个或其以上相同或不相同的网络，同一个网络中可以包含不同的普通共价交联和/或不同的无机硼酸酯键交联，同时还可选地包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独立的交联网络中或者部分与共价交联网络相互作用。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。在本专利技术的一个优选实施方式(第一网络)中，所述的杂化交联网络动态聚合物仅含有一个交联网络，并且此交联网络同时含有普通共价交联和动态共价交联及可选的超分子氢键其中，普通共价交联的交联度在其凝胶点以上。优选所述的杂化交联网络动态聚合物含有普通共价交联和动态共价交联且不含超分子氢键基团，且其具有一个或多个玻璃化转变温度，并且至少有一个玻璃化转变温度不高于100℃，优选至少有一个玻璃化转变温度不高于50℃，更进一步优选至少有一个玻璃化转变温度不高于25℃，最优选各个玻璃化转变温度均不高于25℃；更优选所述的杂化交联网络动态聚合物含有普通共价交联和动态共价交联及侧氢键基团；最优选所述的杂化交联网络动态聚合物含有普通共价交联和动态共价交联及骨架氢键基团和侧氢键基团。本专利技术中所述的“普通共价键”，指的即是传统意义上的除动态共价键以外的共价键，其为原子间通过共用电子对所形成的一种相互作用，在通常温度下(一般不高于100℃)和通常时间内(一般小于1天)较难发生断裂，其包括但不仅限于通常的碳-碳键、碳-氧键、碳-氢键、碳-氮键、碳-硫键、氮-氢键、氮-氧键、氢-氧键、氮-氮键等。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：其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于杂化交联网络动态聚合物的吸能方法，其特征在于，提供一种杂化交联网络动态聚合物，并以其作为吸能材料进行吸能防护；其中，所述的杂化交联网络动态聚合物，其含有普通共价交联和动态共价键；所述的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，所述的动态共价键为无机硼酸酯键，其具有如下所示结构中的至少一种：

【技术特征摘要】
1.一种基于杂化交联网络动态聚合物的吸能方法，其特征在于，提供一种杂化交联网络动态聚合物，并以其作为吸能材料进行吸能防护；其中，所述的杂化交联网络动态聚合物，其含有普通共价交联和动态共价键；所述的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，所述的动态共价键为无机硼酸酯键，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所述的一种基于杂化交联网络动态聚合物的吸能方法，其特征在于，所述的杂化交联网络动态聚合物仅含有一个交联网络，并且此交联网络同时含有普通共价交联和无机硼酸酯键交联，其中，普通共价交联的交联度在其凝胶点以上。3.根据权利要求1所述的一种基于杂化交联网络动态聚合物的吸能方法，其特征在于，所述的杂化交联网络动态聚合物含有两个交联网络，其中一个交联网络仅含有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无机硼酸酯键交联。4.根据权利要求1所述的一种基于杂化交联网络动态聚合物的吸能方法，其特征在于，所述的杂化交联网络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普通共价交联和无机硼酸酯键交联，另外一个交联网络仅含有普通共价交联，并且所述的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。5.根据权利要求1所述的一种基于杂化交联网络动态聚合物的吸能方法，其特征在于，所述的杂化交联网络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普通共价交联和无机硼酸酯键交联，另外一个交联网络亦同时含有普通共价交联和无机硼酸酯键交联，但两个交联网络不同，并且所述的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。6.根据权利要求1所述的一种基于杂化交联网络动态聚合物的吸能方法，其特征在于，所述的杂化交联网络动态聚合物仅含有一个交联网络，并且此交联网络仅含有普通共价交联且普通共价交联的交联度在其凝胶点以上，含有无机硼酸酯键交联的动态聚合物以颗粒形状分散在普通共价交联网络中。7.根据权利要求1所述的一种基于杂化交联网络动态聚合物的吸能方法，其特征在于，所述的杂化交联网络动态聚合物仅含有一个交联网络，并且此交联网络仅含有普通...

【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