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一种基于物理分相超分子动态聚合物的组合吸能方法技术

技术编号:20127720 阅读:20 留言:0更新日期:2019-01-16 14:11
本发明专利技术公开了一种基于物理分相超分子动态聚合物的组合吸能方法,所述的动态聚合物中含有同时含有硬段和软段的嵌段聚合物分子,所述嵌段聚合物分子的硬段之间相互混合和/或各自独立地形成结晶相和/或与软段不相容的相,并且形成基于硬段的分相物理交联和/或聚合;所述嵌段聚合物分子的各软段为无定型态,其中,至少部分所述的软段中含有至少一种配体基团,其与金属中心形成动态性金属‑配体作用。基于动态性金属‑配体作用和可选的动态性氢键作用,物理分相超分子动态聚合物或其组合物作为吸能材料使用可以提供良好的抗冲击、阻尼、减震、缓冲、隔音、消声等功能,可应用于日常生活与各专业领域的各个方面。

A Combined Energy Absorption Method Based on Physically Separated Supramolecular Dynamic Polymers

The invention discloses a combined energy absorption method based on physical phase separation supramolecular dynamic polymer. The dynamic polymer contains block polymer molecules containing both hard and soft segments. The hard segments of the block polymer molecules mix with each other and/or independently form crystalline phases and/or incompatible with soft segments, and form physical cross-linking based on hard segments. And/or polymerization; each soft segment of the block polymer molecule is amorphous, in which at least one ligand group is contained in at least part of the soft segment, which forms a dynamic metal-ligand interaction with the metal center. Based on the dynamic metal-ligand interaction and optional dynamic hydrogen bonding, the physical phase-separated supramolecular dynamic polymer or its compositions can provide good shock resistance, damping, shock absorption, cushioning, sound insulation, noise reduction and other functions as energy-absorbing materials, and can be applied to all aspects of daily life and various professional fields.

【技术实现步骤摘要】
一种基于物理分相超分子动态聚合物的组合吸能方法
本专利技术涉及一种组合吸能方法,具体涉及一种基于含有动态性超分子作用和物理分相的超分子动态聚合物的组合吸能方法。
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,从而达到如抗冲击、阻尼、减震、缓冲、隔音、消声等效果。现阶段,用于吸能的材料主要有金属、聚合物、复合材料等。其中,聚合物材料的吸能机理主要有以下几种:1、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、断裂无法恢复,将导致材料的吸能能力和力学性能都降低甚至无法继续使用,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;2、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。3、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。这种方法由于聚合物处在玻璃化转变温度附近,材料的力学性能,如强度、模量、韧性等,也对温度变化敏感,导致在材料的使用过程中力学性能随环境温度的变化而剧烈变化,给实际使用带来困难。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。然而,这些吸能材料的工作原理往往仅仅是上述各机理的简单叠加,仍然无法避免其使用次数少、使用周期短、力学性能不稳定等不足。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,提供了一种基于金属-配体作用以及可选的超分子氢键作用的物理分相超分子动态聚合物的组合吸能方法。所述的动态聚合物在一般的温和条件下即可通过动态性超分子作用,即动态性金属-配体作用和选择性存在的动态性氢键作用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;同时,动态性超分子作用所具有的良好的动态可逆性还可体现出自修复性和可重复使用性;聚合物分子硬段形成的分相物理交联可维持动态聚合物的热稳定性、力学性能、尺寸稳定性等,从而解决了传统聚合物吸能材料所存在的使用次数少、使用周期短、力学性能不稳定等问题。本专利技术可通过如下技术方案予以实现:一种基于物理分相超分子动态聚合物的组合吸能方法,提供一种超分子动态聚合物或其组成,并以其作为吸能材料进行吸能;其中,所述的超分子动态聚合物中含有同时含有硬段和软段的嵌段聚合物分子,所述嵌段聚合物分子的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;所述嵌段聚合物分子的各软段为无定型态,其中,至少部分所述的软段中含有至少一种配体基团,与金属中心形成动态性金属-配体作用。在本专利技术的一种实施方式中,其中所述的超分子动态聚合物中所含有的同时含有硬段A和软段B的嵌段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;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;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;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;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;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;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;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。在本专利技术的一种实施方式中,其中所述的嵌段聚合物分子的软段的主链选自碳链结构、碳杂链结构、碳元素链结构、元素链结构、元素杂链结构、碳杂元素链结构;所述的嵌段聚合物分子的硬段的主链选自碳链结构、碳杂链结构、碳元素链结构、元素链结构、元素杂链结构、碳杂元素链结构。在本专利技术的一种实施方式中,其中所述的嵌段聚合物分子中的各个软段的玻璃化转变温度均不高于25℃。在本专利技术的一种实施方式中,其中所述的嵌段聚合物分子的硬段的选自具有高玻璃化转变温度的无定形聚合物链段、富含氢键基团的聚合物链段或基团、富含结晶相的聚合物链段或基团、富含共轭结构的聚合物链段。在本专利技术的一种实施方式中,其中所述的嵌段聚合物分子软段中的配体基团与金属中心形成的动态性金属-配体作用含有下述通式所示结构中一种或多种的组合:其中,X是配位原子,M是金属中心,是环戊二烯配体,式中用单键把X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,X是相同的原子或不同的原子,X是原子、正离子或负离子。其中,所述的配位原子X选自硼、氮、氧、硫、磷、硅、砷、硒、碲;所述的金属中心M选自可以形成动态性金属-配体作用的金属的离子形式、化合物、螯合物形式及其组合。在本专利技术的一种实施方式中,其中所述的嵌段聚合物分子中还含有结构性金属-配体作用或结构性氢键作用或同时含有结构性金属-配体作用和结构性氢键作用。在本专利技术的一种实施方式中,其中所述的嵌段聚合物分子的软段中还含有可形成动态性氢键作用的氢键基团,且不形成与软段的相分离。在本专利技术的一种实施方式中,其中所述的嵌段聚合物分子的软段中所含有的可形成动态性氢键作用的氢键基团中含有以下结构成分中的至少一种:在本专利技术的一种实施方式中,所述的嵌段聚合物分子软段中的动态性配体基团和动态性氢键基团之间以至少含有六个骨架原子的柔性连接基或链段相连。在本专利技术的一种实施方式中,其特征在于,其中所述的超分子动态聚合物具有以下任一性状:普通固体、弹性体、凝胶、泡沫。在本专利技术的一种实施方式中,构成其中所述的超分子动态聚合物的配方组分还包括以下任一种或任几种可添加物或可使用物:其他聚合物、助剂、填料、溶胀剂。其中,所述的其他聚合物选自以下任一种或任几种:天然高分子化合物、合成高分子化合物;所述的助剂选自以下任一种或任几种:催化剂、引发剂、抗氧化剂、光稳定剂、热稳定剂、分散剂、乳化剂、阻燃剂、增韧剂、偶联剂、溶剂、润滑剂、脱模剂、增塑剂、增稠剂本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于物理分相超分子动态聚合物的组合吸能方法,其特征在于,提供一种超分子动态聚合物或其组成,并以其作为吸能材料进行吸能;其中,所述的超分子动态聚合物中含有同时含有硬段和软段的嵌段聚合物分子,所述嵌段聚合物分子的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;所述嵌段聚合物分子的各软段为无定型态,其中,至少部分所述的软段中含有至少一种配体基团,其与金属中心形成动态性金属‑配体作用。

【技术特征摘要】
1.一种基于物理分相超分子动态聚合物的组合吸能方法,其特征在于,提供一种超分子动态聚合物或其组成,并以其作为吸能材料进行吸能;其中,所述的超分子动态聚合物中含有同时含有硬段和软段的嵌段聚合物分子,所述嵌段聚合物分子的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;所述嵌段聚合物分子的各软段为无定型态,其中,至少部分所述的软段中含有至少一种配体基团,其与金属中心形成动态性金属-配体作用。2.根据权利要求1所述的一种基于物理分相超分子动态聚合物的组合吸能方法,其特征在于,其中所述的超分子动态聚合物中所含有的同时含有硬段A和软段B的嵌段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;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;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;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;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;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;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;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。3.根据权利要求1所述的一种基于物理分相超分子动态聚合物的组合吸能方法,其特征在于,其中所述的超分子动态聚合物中所含有的同时含有硬段A和软段B的嵌段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;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;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;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;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;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;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;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所述的一种基于物理分相超分子动态聚合...

【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

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