一种动态共价聚合物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种动态共价聚合物，其包含有动态共价无机硼酸硅酯键，且其中与至少两个不同的无机硼酸硅酯键中的硅原子相连的连接基含有处于动态共价聚合物链上的碳原子。该动态共价聚合物因含有无机硼酸硅酯键而具有强动态可逆性和能量耗散性，并体现出刺激响应性、自修复性等功能特性，在运动防护、功能涂层、仿生材料等领域有着广泛的应用前景。

A dynamic covalent polymer and its application

The present invention discloses a dynamic covalent polymer containing a dynamic covalent inorganic borate silicon ester bond which is connected with at least two different inorganic borate borate bonds with a carbon atom in a dynamic covalent polymer chain. The dynamic covalent polymer has strong dynamic reversibility and energy dissipation because of its strong dynamic reversibility and energy dissipation, which embodies the functional properties of stimulus responsiveness and self repair. It has a wide application prospect in the fields of movement protection, functional coating, bionic material and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种动态共价聚合物及其应用
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构成的动态共价聚合物及其应用。
技术介绍
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和热稳定性，聚合物因此在具有良好稳定性和机械性能的同时也缺乏动态性。动态聚合物则是由动态化学键形成的一类新颖的聚合物体系。根据动态聚合物中的动态化学键的不同，动态聚合物可以分为基于超分子作用力的物理型动态聚合物和基于动态共价键的共价型动态聚合物。由动态可逆共价键构造的共价型动态聚合物，由于动态可逆共价键所具有的特殊性质，也具有显著的特点。动态共价键是在一定条件下可以发生可控可逆反应的一类化学键，它是一种比非共价键稳定，相对较弱的共价键，通过改变外界的条件或自发地可以实现共价键的动态断裂和形成。将动态共价键引入聚合物，是一种形成新型动态聚合物的可行方法。但常见的动态共价键如迪尔思-阿尔德反应产物、氮氧化合物等往往需要在高温下才能发生断裂，而且副反应严重。如何获得动态性能强又可控、应用范围广的体系，则仍然是现有技术的一个难题。
技术实现思路
本专利技术针对上述背景，提供了一种动态共价聚合物，所述的动态共价聚合物表现出优良的动态可逆性，并可体现出刺激响应性、可塑性、自修复性、可回收性、可再加工性等功能特性。本专利技术通过如下技术方案予以实现：一种动态共价聚合物，其特征在于，其中含有B-O-Si动态共价键，其中任意一个B原子与三个-O-连接，且其中与至少两个基于不同B原子的B-O-Si动态共价键中的不同Si原子相连接的连接基中含有连接基L，所述的连接基L含有处于动态共价聚合物主链骨架上的碳原子。一种动态共价聚合物，其特征在于，其中含有B-O-Si动态共价键，其中任意一个B原子与三个-O-连接，且其中与至少两个基于不同B原子的B-O-Si动态共价键中的不同Si原子相连接的连接基为连接基L，所述的连接基L含有处于动态共价聚合物主链骨架上的碳原子。一种动态共价聚合物，其特征在于，其中含有B-O-Si动态共价键，其中任意一个B原子与三个-O-连接，且其中与至少两个不同的B-O-Si动态共价键中的任意不同Si原子相连接的连接基为连接基L，所述连接基L含有处于动态共价聚合物主链骨架上的碳原子。一种动态共价聚合物，其特征在于，其中含有B-O-Si动态共价键，其中任意一个B原子与三个-O-连接，且其中与任意不同的B-O-Si动态共价键中Si原子相连接的任意二价及其二价以上连接基为连接基L，所述连接基L含有处于动态共价聚合物主链骨架上的碳原子。其中，所述连接基L，其可以是低分子量或高分子量的骨架上含有碳原子的连接基，优选为分子量大于1000Da的高分子连接基，更优选其骨架上含有的碳原子数量不低于20的分子量大于1000Da的高分子连接基。所述连接基L骨架上还含有可选的杂原子和/或可以形成元素有机基的元素原子。所述连接基L可以有任意合适的拓扑结构，包括但不限于线型、环状(包括但不限于单环、多环、嵌套环、桥环)、支化(包括但不限于星型、H型、梳型、树枝状、超支化)、二维和三维团簇，以及以上结构的任意合适组合。所述连接基L可以是均聚物，也可以是共聚物。所述连接基L可以有任意一个或多个玻璃化转变温度。根据本专利技术的实施方式，一个动态共价聚合物中可以含有不同的连接基L；除连接基L外，还可以含有部分其他连接基连接不同B-O-Si中的不同的Si原子，优选(聚)硅氧烷；所述其他连接基也可以有任意合适的拓扑结构。本专利技术中所述的动态共价聚合物中，还可选地含有无机硼氧硼键(B-O-B)。本专利技术中所述的动态共价聚合物或其组成中，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/分子内非交联作用(链内成环)和/或链间/分子间交联作用和/或链间/分子间非交联作用(聚合作用)。在本专利技术的实施方式中，所述的动态共价聚合物或其组成的形态可以是溶液、乳液、膏、普通固体、弹性体、凝胶(包括水凝胶、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)、泡沫等。在本专利技术的实施方式中，动态共价聚合物在制备过程中还可以选择性地加入某些可添加/使用的其他聚合物、助剂、填料进行共混来共同组成动态共价聚合物。本专利技术还提供一种吸能的方法，其特征在于，提供一种动态共价聚合物并以其作为吸能材料进行吸能，其中所述动态共价聚合物中含有B-O-Si动态共价键，其中任意一个B原子与三个-O-连接，且其中与至少两个基于不同B原子的B-O-Si动态共价键中的不同Si原子相连接的连接基中含有连接基L，所述的连接基L含有处于动态共价聚合物主链骨架上的碳原子。在本专利技术的实施方式中，所述的动态共价聚合物性能大范围可调，具有广阔的应用前景，具体来说，可将其应用于制作减震器、缓冲材料、隔音材料、消声材料、抗冲击防护材料、运动防护制品、军警防护制品、自修复性涂层、自修复性板材、自修复性粘结剂、防弹玻璃夹层胶、韧性材料、形状记忆材料、玩具等制品。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术中，至少部分无机硼酸硅酯键之间的连接基上带有碳原子，也即至少部分聚合物链为含碳链，可以充分发挥含碳链聚合物的优点，包括但不限于化学结构丰富、拓扑结构丰富、性能丰富，可以创造出特定的动态共价聚合物，比现有技术具有更大的自由度，比现有材料具有更多更优异的性能和更广的用途。(2)本专利技术中采用无机硼酸硅酯键和部分可选的无机硼氧硼键作为动态共价键构建一种动态共价聚合物，并可选地含有氢键作用，充分利用了无机硼酸硅酯键和超分子氢键的动态性，获得具有快速自修复、灵敏应力/应变响应等特异性能的动态共价聚合物。与超分子聚合物相比，该动态共价聚合物具有更强的动态键键能和不同的刺激响应性，显现出特异性。由于该动态共价聚合物中不存在普通共价交联，材料可以完全自修复、塑形、回收和再加工。(3)本专利技术中动态共价聚合物的结构丰富，性能多样，其所含有的动态共价组分和超分子组分具有可调控性。通过调整原料化合物中的官能团数、分子结构、分子量和/或在原料化合物中引入具有反应性的基团、促进动态性的基团、具有功能性的基团和/或调整原料组成等参数，可制备出具有不同结构的动态共价聚合物，从而使动态共价聚合物体现出丰富各异的性能，满足不同场合的应用需求。(4)动态共价聚合物中动态可逆键的动态反应性强、动态反应条件温和。相比于现有的其他动态共价体系，本专利技术充分利用了无机硼酸硅酯键兼具有的良好的热稳定性和高动态可逆性，可在无需催化剂、无需高温、光照或特定pH的条件下实现动态共价聚合物的合成和动态可逆性，在提高了制备效率的同时，也降低了使用环境的局限性，扩展了聚合物的应用范围。此外，通过可选择性地控制其他条件(如加入助剂、调整反应温度等)，能够在适当的环境下，加速或淬灭动态共价化学平衡，使其处于所需的状态，这在现有的超分子化学以及动态共价体系里面是较难做到的。(5)动态共价聚合物可体现出功能特性。通过调整动态共价聚合物中的动态组分，可以使聚合物体现出刺激响应性和胀流性，聚合物可在外力、温度、pH、光照等外界刺激下作出响应，改变自身状态。动态可逆的无机硼酸硅酯键和超分子氢键在断裂之后，能够通过改变外界条件重新进行键合，从而使得材料具有可塑性、自修复性等功能特性，延长了含碳链聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动态共价聚合物，其特征在于，其中含有B‑O‑Si动态共价键，其中任意一个B原子与三个‑O‑连接，且其中与至少两个基于不同B原子的B‑O‑Si动态共价键中的不同Si原子相连接的连接基中含有连接基L，所述的连接基L含有处于动态共价聚合物主链骨架上的碳原子。

【技术特征摘要】
1.一种动态共价聚合物，其特征在于，其中含有B-O-Si动态共价键，其中任意一个B原子与三个-O-连接，且其中与至少两个基于不同B原子的B-O-Si动态共价键中的不同Si原子相连接的连接基中含有连接基L，所述的连接基L含有处于动态共价聚合物主链骨架上的碳原子。2.一种动态共价聚合物，其特征在于，其中含有B-O-Si动态共价键，其中任意一个B原子与三个-O-连接，且其中与至少两个基于不同B原子的B-O-Si动态共价键中的不同Si原子相连接的连接基为连接基L，所述的连接基L含有处于动态共价聚合物主链骨架上的碳原子。3.一种动态共价聚合物，其特征在于，其中含有B-O-Si动态共价键，其中任意一个B原子与三个-O-连接，且其中与至少两个不同的B-O-Si动态共价键中的任意不同Si原子相连接的连接基为连接基L，所述连接基L含有处于动态共价聚合物主链骨架上的碳原子。4.一种动态共价聚合物，其特征在于，其中含有B-O-Si动态共价键，其中任意一个B原子与三个-O-连接，且其中与任意不同的B-O-Si动态共价键中Si原子相连接的任意二价及其二价以上连接基为连接基L，所述连接基L含有处于动态共价聚合物主链骨架上的碳原子。5.根据权利要求1到4中任一项所述的动态共价聚合物，其特征在于，其中还含有B-O-B键。6.根据权利要求1到4中任一项所述的动态共价聚合物，其特征在于，其或含有其的组成中还含有氢键作用。7.根据权利要求1到4中任一项所述的动态共价聚合...

【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