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一种杂化交联动态聚合物制造技术

技术编号:20127167 阅读:23 留言:0更新日期:2019-01-16 14:03
本发明专利技术公开了一种杂化交联动态聚合物,其含有金属‑配体作用以及由共价键形成的共价交联,其中,共价交联在至少一个交联网络中达到共价交联的凝胶点以上。此类动态聚合物结合了金属‑配体作用与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。动态聚合物中金属‑配体作用具有的动态可逆性,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自修复、形状记忆、增韧等作用;而共价交联又赋予了聚合物以一定的强度和稳定性。该动态聚合物可以作为自修复材料、韧性材料、密封材料、形状记忆材料、力传感器材料等而获得广泛的应用。

A Hybrid Crosslinking Dynamic Polymer

The invention discloses a hybrid crosslinking dynamic polymer, which comprises a metal ligand ligand and a covalent crosslinking formed by a covalent bond, wherein covalent crosslinking reaches above the gel point at least one crosslinking network. These dynamic polymers combine the advantages of metal ligand interaction and covalent crosslinking, and through the regulation of reactant structure, they can prepare polymer materials with rich structure and diverse properties. The dynamic reversibility of metal-ligand interactions in dynamic polymers enables polymers to exhibit functional properties such as stimulus response, self-repairing, shape memory, toughening and so on. Covalent crosslinking also gives polymers certain strength and stability. The dynamic polymer can be widely used as self-repairing materials, toughness materials, sealing materials, shape memory materials, force sensor materials and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种杂化交联动态聚合物
:本专利技术涉及智能聚合物领域,具体涉及一种由共价键和金属-配体作用构成的杂化交联动态聚合物。
技术介绍
:交联是聚合物等材料形成三维网络结构,以达到获得弹性体、热固性塑料、提高聚合物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。化学交联由于特别有助于提升聚合物热稳定性、力学性能、尺寸稳定性等,因此在聚合物的交联中占有较大的比例。但是,当仅仅采用化学共价交联时,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。化学交联缺乏动态性,一旦形成化学交联,交联本身将无法变化,聚合物材料的性能被固定化。物理交联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。为提高交联聚合物的力学性能,人们曾经尝试构建杂化网络结构,例如互穿网络(共价)结构。在共价互穿网络结构中,为了获得足够的韧性,往往需要对第一个网络进行大的溶胀(例如以溶剂或者第二网络),在使用时以牺牲第一网络(共价键的不可逆断裂)来获得不可逆的韧性。这类共价互穿网络不仅在破坏后不能进行任何修复,也缺乏动态性,使其性能和应用受到很大的限制。因此,需要发展一种新型的杂化交联动态聚合物,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,本专利技术提供了一种杂化交联动态聚合物,其特征在于:其中至少含有一个交联网络结构;其中含有共价交联和金属-配体作用;其中至少一个交联网络含有共价交联,且其中共价交联在至少一个网络中达到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齐聚物溶胀凝胶、增塑剂溶胀凝胶、离子液体溶胀凝胶、弹性体、普通固体、泡沫材料。本专利技术中,共价交联可以有一种或者多种,也即可以采用任意合适的共价交联结构及其组合。交联网络可以有至少一个,也即可以是单一一个网络,也可以有相互共混的多个网络,也可以有互穿的多个网络。根据本专利技术提供的一种杂化交联动态聚合物,可以将其制备成为性能优良的齐聚物溶胀凝胶、增塑剂溶胀凝胶、离子液体溶胀凝胶、弹性体、普通固体以及泡沫材料。这种动态可逆的聚合物材料能保持优异的循环性、可修复性、机械强度等,因此可用性非常高,其价值也特别高。本专利技术可通过如下技术方案予以实现:在本专利技术的实施方式中,所述一种杂化交联动态聚合物,其特征在于:其中至少含有一个网络结构;其中含有共价交联和金属-配体作用;其中至少一个网络含有共价交联,且其中共价交联在至少一个网络中达到共价交联的凝胶点以上;其中金属-配体作用通过聚合物链骨架上的配体基团(下称“骨架配体”)和所引入的金属中心相互作用而实现。在本专利技术的实施方式中,所述配体基团(以L表示)选自环戊二烯以及含有至少一个配位原子(以A表示)的结构单元。一个配位原子可以与一个或者多个金属中心(包括但不仅限于金属离子、金属螯合物的金属中心、金属有机化合物的金属中心、金属无机化合物中的金属中心,以M表示)形成一个或多个配位键,一个金属中心也可以与一个或者多个配位原子形成一个或者多个配位键。一个配体基团与金属中心形成的配位键的数量称为配体基团的齿数,本专利技术的实施方式中,同一个体系中,一个金属中心能与一齿配体、二齿配体、三齿配体中的一种或多种配体形成金属-配体作用,不同的配体间还可能通过金属中心连接成环,本专利技术因此可以有效提供种类、数量和性能足够丰富的动态性金属-配体作用,下述通式所示结构一些给出示例,但本专利技术不仅限于此:其中,A是配位原子,M是金属中心,每个配体基团与金属中心所形成的一个A-M键为一齿,式中用单键把A连接起来表示该配位原子属于同一个配体基团,当一个配体基团中含有两个或两个以上配位原子时,A可以是相同的原子也可以是不同的原子,选自硼、氮、氧、硫、磷、硅、砷、硒、碲;优选硼、氮、氧、硫、磷;更优选氮、氧;最优选氮。需要说明的是,有时A以负离子形式存在;是环戊二烯配体。在本专利技术中,优选一个配位原子仅与一个金属中心形成一个配位键,因此配体基团中含有的配位原子的数量即为配体基团的齿数。所述配体基团与金属中心形成的金属-配体作用(以M-Lx表示,x表示与同一个金属中心相作用的配体基团的数量)的强弱与配体基团上的配位原子的种类和数量、金属中心的种类以及价态和离子对等有关。所述的金属中心M可以是任意合适的金属离子或化合物/螯合物等的金属中心,其可选自元素周期表中任意一种金属的任意合适的离子形式、化合物/螯合物形式及其组合。根据本专利技术的一个优选实施方式(第一种聚合物网络结构),所述的动态聚合物仅含有一个交联网络,在此交联网络中同时含有共价交联和金属-配体作用;其中共价交联的交联度达到其凝胶点以上;交联网络聚合物链含有骨架配体,通过此骨架配体形成金属-配体作用,其交联度在其凝胶点以上或以下。根据本专利技术的另一个优选实施方式(第二种聚合物网络结构),所述的动态聚合物仅含有一个交联网络,在此交联网络中同时含有共价交联和金属-配体作用;同时,在交联网络中还含有超分子氢键作用;其中,共价交联的交联度在其凝胶点以上;交联网络聚合物链含有骨架配体,通过此骨架配体形成金属-配体作用,其交联度在其凝胶点以上或以下;超分子氢键作用的交联度在其凝胶点以上或以下。根据本专利技术的另一个优选实施方式(第三种聚合物网络结构),所述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共价交联和金属-配体作用,其中,共价交联的交联度达到其凝胶点以上;另外一个交联网络仅含有由超分子氢键作用形成的超分子交联。根据本专利技术的另一个优选实施方式(第四种聚合物网络结构),所述动态聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络仅含有共价交联,其中交联度达到凝胶点以上;另一个网络仅含有金属-配体作用,其通过聚合物链上的骨架配体形成金属-配体作用,其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(第五种聚合物网络结构),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共价交联且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金属-配体作用,同时在至少一个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(第六种聚合物网络结构),所述的动态聚合物含有三个交联网络,其中一个交联网络仅含有共价交联且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金属-配体作用,最后一个交联网络仅含有由超分子氢键作用形成的超分子氢键作用交联。根据本专利技术的另一个优选实施方式(第七种聚合物网络结构),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共价交联且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金属-配体作用以及共价交联且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(第八种聚合物网络结构),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共价交联且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金属-配体作用以及共价交联且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。根据本专利技术的另一个优选实施方式(第九种聚合物网络结构),所述的动态聚合物含有两个交联网络,其中一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种杂化交联动态聚合物,其特征在于,提供一种杂化交联动态聚合物或其组成;其含有金属‑配体作用以及由共价键形成的共价交联,其中,共价交联在至少一个交联网络中达到共价交联的凝胶点以上;其中,金属‑配体作用通过聚合物链骨架上的配体基团和所引入的金属中心相互作用而实现;其中,所述杂化交联动态聚合物的形态选自齐聚物溶胀凝胶、增塑剂溶胀凝胶、离子液体溶胀凝胶、弹性体、普通固体、泡沫材料。

【技术特征摘要】
1.一种杂化交联动态聚合物,其特征在于,提供一种杂化交联动态聚合物或其组成;其含有金属-配体作用以及由共价键形成的共价交联,其中,共价交联在至少一个交联网络中达到共价交联的凝胶点以上;其中,金属-配体作用通过聚合物链骨架上的配体基团和所引入的金属中心相互作用而实现;其中,所述杂化交联动态聚合物的形态选自齐聚物溶胀凝胶、增塑剂溶胀凝胶、离子液体溶胀凝胶、弹性体、普通固体、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1所述的杂化交联动态聚合物,其特征在于,所述的动态聚合物仅含有一个交联网络,在此交联网络中同时含有共价交联和金属-配体作用;其中共价交联的交联度达到其凝胶点以上;交联网络聚合物链含有骨架配体,通过此骨架配体形成金属-配体作用,其交联度在其凝胶点以上或以下。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,所述的动态聚合物仅含有一个交联网络,在此交联网络中同时含有共价交联和金属-配体作用;同时,在交联网络中还含有超分子氢键作用;其中,共价交联的交联度在其凝胶点以上;交联网络聚合物链含有骨架配体,通过此骨架配体形成金属-配体作用,其交联度在其凝胶点以上或以下;超分子氢键作用的交联度在其凝胶点以上或以下。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共价交联和金属-配体作用,其中,共价交联的交联度达到其凝胶点以上;另外一个交联网络仅含有由超分子氢键作用形成的超分子交联。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,所述动态聚合物含有两个交联网络,其中一个交联网络仅含有共价交联,其交联度达到凝胶点以上;另一个网络仅含有金属-配体作用,其通过聚合物链上的骨架配体形成金属-配体作用,其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共价交联且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金属-...

【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

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