一种基于动态交联聚合物的吸能方法技术

本发明专利技术公开了一种基于动态交联聚合物的吸能方法，所述吸能方法采用含有基于位阻效应诱导的动态共价键的动态聚合物进行吸能；其中，基于位阻效应诱导的动态共价键作为动态聚合物的聚合链接点和/或交联链接点而存在，是形成或维持动态聚合物结构的必要条件。所述的动态交联聚合物能够凭借基于位阻效应诱导的动态共价键以及可选的超分子氢键所具有的动态可逆性，体现出能量耗散特性，以其作为吸能材料进行使用可以提供良好的阻尼、减震、隔音、消声、抗冲击等功能，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。

An Energy Absorption Method Based on Dynamic Crosslinking Polymer

The invention discloses an energy absorption method based on dynamic cross-linking polymer, which uses dynamic polymer containing dynamic covalent bond induced by steric hindrance effect to absorb energy, in which the dynamic covalent bond induced by steric hindrance effect exists as the polymer link point and/or cross-linking point of dynamic polymer, and is necessary for forming or maintaining the dynamic polymer structure. Pieces. By virtue of the dynamic reversibility of covalent bonds induced by steric hindrance effect and the optional supramolecular hydrogen bonds, the dynamic crosslinked polymer can reflect the energy dissipation characteristics. Its use as an energy absorbing material can provide good functions of damping, shock absorption, sound insulation, noise reduction and shock resistance, especially for physical protection in sports and daily life and work. Protection, military and police physical protection, explosion-proof, airdrop and airdrop protection, automobile anti-collision, anti-impact protection of electronic and electrical products, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态交联聚合物的吸能方法
本专利技术涉及一种吸能方法，具体涉及一种基于由动态可逆共价键构成的动态交联聚合物的吸能方法。
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，提供了一种基于包含有基于位阻效应诱导的动态共价键的动态交联聚合物的吸能方法。所述的动态交联聚合物不需要引入催化剂，在一般的温和条件下即可具有良好的动态可逆性，并可通过基于位阻效应诱导的动态共价键和可选的超分子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，还可体现出自修复性、可重复使用性、可回收性以及仿生力学性能，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动态交联聚合物的吸能方法，其特征在于，提供一种动态交联聚合物或其组成，并以其作为吸能材料进行吸能；其中，所述的动态交联聚合物，其包含有基于位阻效应诱导的动态共价键；其中，基于位阻效应诱导的动态共价键作为动态聚合物的聚合链接点和/或交联链接点而存在，是形成或维持动态聚合物结构的必要条件。在本专利技术的实施方式中，所述基于位阻效应诱导的动态共价键，其含有下述通式所示结构：其中，X选自碳原子、硅原子和氮原子，优选为碳原子、氮原子；Z选自氧原子和硫原子，优选为氧原子。当X选自碳原子、硅原子时，R1、R2存在，且R1和R2各自独立地选自氢原子、取代原子、取代基；其中，R1和R2可以相同，也可以不相同。当X选自氮原子时，R1存在，R2不存在，且R1选自氢原子、取代原子、取代基。其中，Rb为所述具有位阻效应的大基团。对于Rb的结构没有特别限制，包括但不限于直链结构、含侧基的支链结构或含环状结构。其中，环状结构没有特别限制，优选为脂肪族环、芳香族环、醚环、缩合环。Rb可以含有杂原子，也可以不含杂原子。具体地，具有位阻效应的大基团Rb选自包括但不限于异丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、烯丙基、丙烯基、乙烯基、甲基苯基、丁基苯基、苄基、取代的C3-20烷基、取代的C3-20烯基、取代的芳烃基、取代的C3-20脂杂烃基、取代的杂芳烃基等中任一种原子或基团。本专利技术的实施方式中，所述的可选的超分子氢键可以通过任意合适的氢键基团之间存在的非共价相互作用产生。其中，所述的氢键基团可以仅含有氢键供体，或仅含有氢键受体，或同时含有氢键供体和氢键受体，优选同时含有氢键供体和氢键受体。在本专利技术的实施方式中，所述的可选的超分子氢键，其由存在于动态交联聚合物链骨架(包括主链和侧链/支链/分叉链骨架)、侧基、端基中任一处或多处的氢键基团之间形成氢键构成。其中，所述的氢键基团也可以存在于所述动态交联聚合物组成成分如小分子化合物或者填料中。在本专利技术的实施方式中，用于连接动态共价键和/或氢键基团的连接基可以选自杂原子连接基、分子量不超过1000Da的二价或多价小分子烃基、分子量大于1000Da的二价或多价聚合物链残基、分子量不超过1000Da的二价或多价无机小分子链残基、分子量大于1000Da的二价或多价无机大分子链残基中的任一种或任几种。根据本专利技术的一个优选实施方式，提供一种动态交联聚合物或其组成，并以其作为吸能材料进行吸能；其中，所述的动态交联聚合物仅含有一个交联网络，并且在此交联网络中含有基于位阻效应诱导的动态共价键，并且由动态共价键形成的动态共价交联的交联度在凝胶点以上。根据本专利技术的一个优选实施方式，提供一种动态交联聚合物或其组成，并以其作为吸能材料进行吸能；其中，所述的动态交联聚合物仅含有一个交联网络，并且在此交联网络中同时含有基于位阻效应诱导的动态共价键以及超分子氢键，并且由动态共价键形成的动态共价交联的交联度在凝胶点以上。根据本专利技术的一个优选实施方式，提供一种动态交联聚合物或其组成，并以其作为吸能材料进行吸能；其中，所述的动态交联聚合物含有两个交联网络，其中一个交联网络含有基于位阻效应诱导的动态共价键而不含有超分子氢键，并且由动态共价键形成的动态共价交联的交联度在凝胶点以上；另外一个交联网络含有超分子氢键而不含有基于位阻效应诱导的动态共价键，并且由超分子氢键形成的超分子氢键交联的交联度在凝胶点以上。根据本专利技术的一个优选实施方式，提供一种动态交联聚合物或其组成，并以其作为吸能材料进行吸能；其中，所述的动态交联聚合物含有两个交联网络，其中一个交联网络同时含有基于位阻效应诱导的动态共价键以及超分子氢键，并且由动态共价键形成的动态共价交联的交联度在凝胶点以上，另外一个交联网络含有超分子氢键而不含有基于位阻效应诱导的动态共价键，并且由超分子氢键形成的超分子氢键交联的交联度在凝胶点以上。根据本专利技术的一个优选实施方式，提供一种动态交联聚合物或其组成，并以其作为吸能材料进行吸能；其中，所述的动态交联聚合物仅含有一个交联网络，并且在此交联网络中含有基于位阻效应诱导的动态共价键以及可选的超分子氢键，并且由动态共价键形成的动态共价交联的交联度在凝胶点以上，并且在动态共价交联网络中分散有超分子交联度在其凝胶点以下的超分子聚合物。根据本专利技术的一个优选实施方式，提供一种动态交联聚合物或其组成，并以其作为吸能材料进行吸能；其中，所述的动态交联聚合物仅含有一个交联网络，并且在此交联网络中含有基于位阻效应诱导的动态共价键以及可选的超分子氢键，并且由动态共价键形成的动态共价交联的交联度在凝胶点以上，并且在动态共价交联网络中分散有超分子交联度在其凝胶点以上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于动态交联聚合物的吸能方法，其特征在于，提供一种动态交联聚合物或其组成，并以其作为吸能材料进行吸能；其中，所述的动态交联聚合物，其包含有基于位阻效应诱导的动态共价键；其中，所述的基于位阻效应诱导的动态共价键作为动态聚合物的聚合链接点、或者交联链接点、或者同时作为聚合链接点和交联链接点而存在，是形成或维持动态聚合物结构的必要条件；其中，所述的基于位阻效应诱导的动态共价键，其含有下述通式所示结构：

【技术特征摘要】
1.一种基于动态交联聚合物的吸能方法，其特征在于，提供一种动态交联聚合物或其组成，并以其作为吸能材料进行吸能；其中，所述的动态交联聚合物，其包含有基于位阻效应诱导的动态共价键；其中，所述的基于位阻效应诱导的动态共价键作为动态聚合物的聚合链接点、或者交联链接点、或者同时作为聚合链接点和交联链接点而存在，是形成或维持动态聚合物结构的必要条件；其中，所述的基于位阻效应诱导的动态共价键，其含有下述通式所示结构：其中，X选自碳原子、硅原子和氮原子；Z选自氧原子和硫原子；Rb为所述具有位阻效应的大基团；当X选自碳原子、硅原子时，R1、R2存在，且R1和R2各自独立地选自氢原子、取代原子、取代基；其中，R1和R2相同或不相同；当X选自氮原子时，R1存在，R2不存在，且R1选自氢原子、取代原子、取代基。2.根据权利要求1所述的基于动态交联聚合物的吸能方法，其特征在于，具有位阻效应的大基团Rb选自异丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、烯丙基、丙烯基、乙烯基、甲基苯基、丁基苯基、苄基、取代的C3-20烷基、取代的C3-20烯基、取代的芳烃基、取代的C3-20脂杂烃基、取代的杂芳烃基等中任一种原子或基团。3.根据权利要求1所述的基于动态交联聚合物的吸能方法，其特征在于，所述动态交联聚合物中含有超分子氢键，其由存在于动态交联聚合物链骨架、侧基、端基，或者小分子化合物、填料中任一处或多处的氢键基团之间形成氢键构成。4.根据权利要求3所述的基于动态交联聚合物的吸能方法，其特征在于，所述的存在于动态交联聚合物链骨架上的骨架氢键基团，其含有以下任一种或任几种结构成分：其中，W选自氧原子、硫原子；X选自氧原子、硫原子、氮原子、碳原子；其中，a为与X原子相连的D的数目；当X选自氧原子或硫原子时，a＝0，D不存在；当X选自氮原子时，a＝1；当X选自碳原子时，a＝2；D选自氢原子、杂原子基团、小分子烃基、聚合物链残基；环状结构为含有至少一个N-H键的非芳香性或芳香性氮杂环基团，且至少有两个成环原子为氮原子。5.根据权利要求3所述的基于动态交联聚合物的吸能方法，其特征在于，所述的存在于动态交联聚合物链侧基上的侧基氢键基团和存在于动态交联聚合物链端基上的端基氢键基团，其含有以下任一种或任几种结构成分：其中，W选自氧原子、硫原子；X选自氧原子、硫原子、氮原子、碳原子；其中，a为与X原子相连的D的数目；当X选自氧原子或硫原子时，a＝0，D不存在；当X选自氮原子时，a＝1；当X选自碳原子时，a＝2；D选自氢原子、杂原子基团、小分子烃基；I为二价连接基团，其选自单键、杂原子连接基、二价小分子烃基；Q为端基，其选自氢原子、杂原子基团、小分子烃基；环状结构为含有至少一个N-H键的非芳香性或芳香性氮杂环基团，且至少有两个成环原子为氮原子。6.根据权利要求1所述的基于动态交联聚合物的吸能方法，其特征在于，所述的动...

【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