一种物理分相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物理分相动态聚合物，所述的物理分相动态聚合物包含同时具有硬段和软段的动态聚合物分子。所述动态聚合物分子各硬段之间相互混合和/或各自独立地可形成结晶相和/或与软段不相容的相，以形成基于硬段的分相物理交联或交联和聚合；所述动态聚合物分子的各软段为无定型态；所述的动态聚合物分子在分子中含有至少一种含硼动态共价键以及可选的氢键基团提供动态可逆性，使得这种物理分相动态聚合物具有良好的韧性、能量耗散性和自修复性等性能，在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、电子材料抗冲击防护、自修复性密封件、密封胶以及韧性弹性体等方面具有广泛应用。

A physical phase separation dynamic polymer and its application

The invention discloses a physical phase separation dynamic polymer which comprises a dynamic polymer molecule with both hard and soft segments. The hard segments of the dynamic polymer molecules are mixed and / or independently formed to form crystalline phases and / or incompatible phases incompatible with the soft segments to form a phase separation physical crosslinking or crosslinking and polymerization based on a hard segment; the soft segments of the dynamic polymer molecules are indefinite, and the dynamic polymer molecules are contained in the molecule. A few boron dynamic covalent bonds and optional hydrogen bond groups provide dynamic reversibility, making this physical phase separation dynamic polymer with good toughness, energy dissipation and self repair properties, such as physical protection for sports and daily life and work, body protection of military and police, explosion proof, airborne and airdrop protection, automobile Anti-collision, anti-impact protection of electronic materials, self-repairing seals, sealants and tough elastomers have been widely used.

【技术实现步骤摘要】
一种物理分相动态聚合物及其应用
本专利技术涉及一种动态聚合物，具体涉及一种包含含硼动态共价键并具有硬段和软段的聚合物分子的物理分相动态聚合物。
技术介绍
交联是聚合物形成三维网络结构以达到提高聚合物弹性、热稳定性和力学性能等效果的通用方法。交联可以是化学(共价)交联或者是物理(非共价/超分子)交联。物理交联由于特别有助于提升聚合物弹性体的加工性能等，因此成为聚合物弹性体发展的一个方向。但是，当仅仅采用物理交联时，如果交联密度较低(交联点之间的链较长/交联点官能度较低)，则往往交联聚合物比较柔软，力学性能不佳；而如果交联密度较高(交联点之间的链较长/交联点官能度较高)，则往往导致交联聚合物硬而脆，无法作为弹性体使用；而且为了保持材料的稳定性，物理交联的解交联温度需高于材料的工作温度，因此，物理交联在材料的工作温度下缺乏动态性。因此，需要发展一种新型的动态聚合物，使得体系既能够具有尺寸稳定性，又有良好的力学性能和优异的动态性，以解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
针对上述背景，为了使聚合物获得足够的韧性、具备动态性和自修复性，本专利技术提供了一种物理分相动态聚合物。为此，我们在物理分相动态聚合物中包含具有硬段和软段的聚合物分子，并且在引入具有动态性的含硼动态共价键以及选择性存在地超分子氢键作用。聚合物分子硬段形成的分相物理交联可维持聚合物的热稳定性、力学性能、尺寸稳定性等，而引入的具有动态性的含硼动态共价键以及选择性存在地超分子氢键作用可以进一步提高交联密度，增强其稳定性和力学性能；同时含硼动态共价键以及选择性存在地超分子氢键的可断裂和再形成弥补了使用温度下基于结晶/相分离的物理交联缺乏的动态性，使得聚合物本身具有一定的自修复性和良好的韧性；动态键的存在，还可以消耗应力，增加材料的韧性并提供阻尼、减震、抗冲击性能。本专利技术可通过如下技术方案予以实现：一种物理分相动态聚合物，所述的物理分相动态聚合物包含同时具有硬段和软段的动态聚合物分子，所述动态聚合物分子各硬段之间相互混合或各自独立或既部分相互混合又部分各自独立地形成结晶相或与软段不相容的相或既有结晶相又有与软段不相容的相，并且形成基于硬段的分相物理交联或同时交联和聚合；所述动态聚合物分子的各软段为无定型态；所述的动态聚合物分子在分子中含有至少一种含硼动态共价键，所述的含硼动态共价键含有如下式所示的结构：其中，X选自硼原子、碳原子、硅原子；其中，表示为基团和连接中的至少一种；其中，a为与X相连的的数目，当X为硼原子时，a为2；当X为碳原子和硅原子时，a为3；所述的含硼动态共价键通过至少一个所述接入聚合物链中。在本专利技术的一种实施方式中，所述物理分相动态聚合物所包含的同时具有硬段A和软段B的动态聚合物分子具有下各式中所述结构的一种或任几种的组合：其中，式(1A)为直链结构，n为硬段-软段交替单元的数量，其大于等于0；且当n＝0时，软段B中含有同时具有供体和受体的氢键基团；其中，式(1B)为直链结构，且两端段为硬段，n为硬段-软段交替单元的数量，其大于等于0；其中，式(1C)为直链结构，且两端段为软段，n为硬段-软段交替单元的数量，其大于等于0；且当n＝0时，至少一个软段B中含有同时具有供体和受体的氢键基团；其中，式(1D)为支化结构，x为连接在软段B上的硬段分支链单元的数量；n为硬段-软段交替单元的数量，其大于等于0；y为连接在软段B上硬段-软段分支链单元的数量；x、y大于等于0，且x、y之和大于等于3；其中，式(1E)为支化结构，x为连接在软段B上的硬段分支链单元的数量；n为硬段-软段交替单元的数量，其大于等于0；y为连接在软段B上硬段-软段交替并且以硬段为端段的分支链单元的数量；x、y大于等于0，且x、y之和大于等于3；其中，式(1F)为支化结构，x为连接在硬段A上的软段分支链单元的数量；n为软段-硬段交替单元的数量，其大于等于0；y为连接在硬段A上软段-硬段分支链单元的数量；x、y大于等于0，且x、y之和大于等于3；当y＝0时，至少一个软段B中含有同时具有供体和受体的氢键基团；其中，式(1G)为支化结构，x为连接在硬段A上的软段分支链单元的数量；n为软段-硬段交替单元的数量，其大于等于0；y为连接在硬段A上软段-硬段交替并且以软段为端段的分支链单元的数量；x、y大于等于0，且x、y之和大于等于3；当n＝0或y＝0时，至少一个软段B中含有同时具有供体和受体的氢键基团；其中，式(1H)为环状结构，n为硬段-软段交替单元的数量，其大于等于1，且当n＝1时，软段B中含有同时具有供体和受体的氢键基团。在本专利技术的实施方式中，一种物理分相动态聚合物，所述的含硼动态共价键存在于所述动态聚合物分子的软段主链骨架中。在本专利技术的一种实施方式中，所述的含硼动态共价键选自有机硼酸单酯键、无机硼酸单酯键、有机硼酸环酯键、无机硼酸环酯键、有机硼酸硅酯键、无机硼酸硅酯键、有机硼酐键、无机硼酐键、有机-无机硼酐键中的至少一种；其中，所述的有机硼酸单酯键选自如下结构中的至少一种：其中，所述结构中至少有一个碳原子通过硼碳键与硼原子相连，且至少有一个有机基团通过所述硼碳键连接到硼原子上；L为除直接键(包括单键、双键、三键)、亚甲基或被取代的亚甲基以外的至少二价的连接基；其中，所述的无机硼酸单酯键，其选自如下结构中的至少一种：其中，所述结构中的硼原子不与任何碳原子直接相连；L为除直接键(包括单键、双键、三键)、亚甲基或被取代的亚甲基以外的至少二价的连接基；当同一式中含有一个以上的Z原子时，各个Z原子各自独立；每个Z原子各自独立地选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、硫原子、氮原子、硼原子、硅原子，并且同一式中至少一个Z原子选自硫原子、硼原子、氮原子、硅原子；b为与Z相连的的数目，当Z为氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子，b为0；当Z为硫原子时，b为1；当Z为氮原子、硼原子时，b为2；当Z为硅原子时，b为3；其中，所述的有机硼酸环酯键，其选自如下结构中的至少一种：其中，一个硼原子同时与两个氧原子形成环状有机硼酸酯单元，所述结构中的硼原子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；其中，所述的无机硼酸环酯键，其选自如下结构中的至少一种：其中，一个硼原子同时与两个氧原子形成环状无机硼酸酯单元，所述结构中的硼原子不与任何碳原子直接相连；Z原子选自硫原子、硼原子、氮原子、硅原子；b为与Z相连的的数目；当Z为硫原子时，b为1；当Z为氮原子、硼原子时，b为2；当Z为硅原子时，b为3；连接基L0各自独立地为如下结构中的任一种，其中*表示与氧原子相连的位置：其中，所述的有机硼酸硅酯键，其选自如下结构中的至少一种：其中，所述结构中至少有一个碳原子通过硼碳键与硼原子相连，且至少有一个有机基团通过所述硼碳键连接到硼原子上；其中，所述的无机硼酸硅酯键，其选自如下结构中的至少一种：其中，所述结构中的硼原子不与任何碳原子直接相连；当同一式中含有一个以上的Z原子时，各个Z原子各自独立；每个Z原子各自独立地选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、硫原子、氮原子、硼原子、硅原子，并且同一式中至少一个Z原子选自硫原子、硼原子、氮原子、硅原子；b为与Z相连的的数目，当Z为氢原子、氟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物理分相动态聚合物，其特征在于，所述的物理分相动态聚合物包含同时具有硬段和软段的动态聚合物分子，所述动态聚合物分子各硬段之间相互混合或各自独立或既部分相互混合又部分各自独立地形成结晶相或与软段不相容的相或既有结晶相又有与软段不相容的相，并且形成基于硬段的分相物理交联或交联和聚合；所述动态聚合物分子的各软段为无定型态；所述的动态聚合物分子在分子中含有至少一种含硼动态共价键，所述的含硼动态共价键含有如下式所示的结构：

【技术特征摘要】
1.一种物理分相动态聚合物，其特征在于，所述的物理分相动态聚合物包含同时具有硬段和软段的动态聚合物分子，所述动态聚合物分子各硬段之间相互混合或各自独立或既部分相互混合又部分各自独立地形成结晶相或与软段不相容的相或既有结晶相又有与软段不相容的相，并且形成基于硬段的分相物理交联或交联和聚合；所述动态聚合物分子的各软段为无定型态；所述的动态聚合物分子在分子中含有至少一种含硼动态共价键，所述的含硼动态共价键含有如下式所示的结构：其中，X选自硼原子、碳原子、硅原子；其中，表示为基团和连接中的至少一种；其中，a为与X相连的的数目，当X为硼原子时，a为2；当X为碳原子和硅原子时，a为3；所述的含硼动态共价键通过至少一个所述接入聚合物链中。2.根据权利要求1所述的一种物理分相动态聚合物，其特征在于，其中所述物理分相动态聚合物所包含的同时具有硬段A和软段B的动态聚合物分子具有下各式中所述结构的一种或任几种的组合：其中，式(1A)为直链结构，n为硬段-软段交替单元的数量，其大于等于0；且当n＝0时，软段B中含有同时具有供体和受体的氢键基团；其中，式(1B)为直链结构，且两端段为硬段，n为硬段-软段交替单元的数量，其大于等于0；其中，式(1C)为直链结构，且两端段为软段，n为硬段-软段交替单元的数量，其大于等于0；且当n＝0时，至少一个软段B中含有同时具有供体和受体的氢键基团；其中，式(1D)为支化结构，x为连接在软段B上的硬段分支链单元的数量；n为硬段-软段交替单元的数量，其大于等于0；y为连接在软段B上硬段-软段分支链单元的数量；x、y大于等于0，且x、y之和大于等于3；其中，式(1E)为支化结构，x为连接在软段B上的硬段分支链单元的数量；n为硬段-软段交替单元的数量，其大于等于0；y为连接在软段B上硬段-软段交替并且以硬段为端段的分支链单元的数量；x、y大于等于0，且x、y之和大于等于3；其中，式(1F)为支化结构，x为连接在硬段A上的软段分支链单元的数量；n为软段-硬段交替单元的数量，其大于等于0；y为连接在硬段A上软段-硬段分支链单元的数量；x、y大于等于0，且x、y之和大于等于3；当y＝0时，至少一个软段B中含有同时具有供体和受体的氢键基团；其中，式(1G)为支化结构，x为连接在硬段A上的软段分支链单元的数量；n为软段-硬段交替单元的数量，其大于等于0；y为连接在硬段A上软段-硬段交替并且以软段为端段的分支链单元的数量；x、y大于等于0，且x、y之和大于等于3；当n＝0或y＝0时，至少一个软段B中含有同时具有供体和受体的氢键基团；其中，式(1H)为环状结构，n为硬段-软段交替单元的数量，其大于等于1，且当n＝1时，软段B中含有同时具有供体和受体的氢键基团。3.根据权利要求1所述的一种物理分相动态聚合物，其特征在于，其中所述动态聚合物所包含的同时具有硬段A和软段B的动态聚合物分子具有下各式中所述结构的一种或任几种的组合：其中，式(1A)为直链结构，n为硬段-软段交替单元的数量，其大于等于1；其中，式(1B)为直链结构，且两端段为硬段，n为硬段-软段交替单元的数量，其大于等于0；其中，式(1C)为直链结构，且两端段为软段，n为硬段-软段交替单元的数量，其大于等于1；其中，式(1D)为支化结构，x为连接在软段B上的硬段分支链单元的数量；n为硬段-软段交替单元的数量，其大于等于0；y为连接在软段B上硬段-软段分支链单元的数量；x、y大于等于0，且x、y之和大于等于3；其中，式(1E)为支化结构，x为连接在软段B上的硬段分支链单元的数量；n为硬段-软段交替单元的数量，其大于等于0；y为连接在软段B上硬段-软段交替并且以硬段为端段的分支链单元的数量；x、y大于等于0，且x、y之和大于等于3；其中，式(1F)为支化结构，x为连接在硬段A上的软段分支链单元的数量；n为软段-硬段交替单元的数量，其大于等于0；y为连接在硬段A上软段-硬段分支链单元的数量；x大于等于0，y大于等于1，且x、y之和大于等于3；其中，式(1G)为支化结构，x为连接在硬段A上的软段分支链单元的数量；n为软段-硬段交替单元的数量，其大于等于0；y为连接在硬段A上软段-硬段交替并且以软段为端段的分支链单元的数量；x大于等于0，y大于等于1，且x、y之和大于等于3；其中，式(1H)为环状结构，n为硬段-软段交替单元的数量，其大于等于2。4.根据权利要求1所述的一种物理分相动态聚合物，其特征在于，所述的含硼动态共价键存在于所述动态聚合物分子的软段主链骨架中。5.根据权利要求1所述的一种物理分相动态聚合物，其特征在于，所述的含硼动态共价键选自有机硼酸单酯键、无机硼酸单酯键、有机硼酸环酯键、无机硼酸环酯键、有机硼酸硅酯键、无机硼酸硅酯键、有机硼酐键、无机硼酐键、有机-无机硼酐键中的至少一种；其中，所述的有机硼酸单酯键选自如下结构中的至少一种：其中，所述结构中至少有一个碳原子通过硼碳键与硼原子相连，且至少有一个有机基团通过所述硼碳键连接到硼原子上；L为除直接键(包括单键、双键、三键)、亚甲基或被取代的亚甲基以外的至少二价的连接基；其中，所述的无机硼酸单酯键，其选自如下结构中的至少一种：其中，所述结构中的硼原子与一个碳原子通过硼碳键相连；L为除直接键(包括单键、双键、三键)、亚甲基或被取代的亚甲基以外的至少二价的连接基；当同一式中含有一个以上的Z原子时，各个Z原子各自独立；每个Z原子各自独立地选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、硫原子、氮原子、硼原子、硅原子，并且同一式中至少一个Z原子选自硫原子、硼原子、氮原子、硅原子；b为与Z相连的的数目，当Z为氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子，b为0；当Z为硫原子时，b为1；当Z为氮原子、硼原子时，b为2；当Z为硅原子时，b为3；其中，所述的有机硼酸环酯键，其选自如下结构中的至少一种：其中，一个硼原子同时与两个氧原子形成环状有机硼酸酯单元，所述结构中的硼原子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；其中，所述的无机硼酸环酯键，其选自如下结构中的至少一种：其中，一个硼原子同时与两个氧原子形成环状无机硼酸酯单元，所述结构中的硼原子不与任何碳原子直接相连；其中，Z原子选自硫原子、硼原子、氮原子、硅原子；b为与Z相连的的数目，当Z为硫原子时，b为1；当Z为氮原子、硼原子时，b为2；当Z为硅原子时，b为3；连接基L0各自独立地为如下结构中的任一种，其中*表示与氧原子相连的位置：其中，所述的有机硼酸硅酯键，其选自如下结构中的至少一种：其中，所述结构中至少有一个碳原子通过硼碳键与硼原子相连，且至少有一个有机基团通过所述硼碳键连接到硼原子上；其中，所述的无机硼酸硅酯键，其选自如下结构中的至少一种：其中，所述结构中的硼原子不与任何碳原子直接相连；当同一式中含有一个以上的Z原子时，各个Z原子各自独立；每个Z原子各自独立地选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、硫原子、氮原子、硼原子、硅...

【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