一种杂化动态聚合物组合物制造技术

本发明专利技术公开了一种杂化动态聚合物组合物，其至少含有组分A和组分B，其中组分A中含有动态可交换型硅氧烷键和侧氢键基团参与形成的氢键作用的动态聚合物；其中，动态可交换型硅氧烷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共价结构的必要条件；组分B中含有用于进行硅氧烷平衡反应的催化剂和/或其复合物。动态聚合物中的动态共价键和超分子氢键作用，使得聚合物在不同条件下可体现出具有正交性和/或协同性的动态可逆效果，从而体现出良好的自修复特性以及丰富的刺激响应性。该动态聚合物可以作为自修复材料、韧性材料、密封材料、胶黏剂等而获得广泛的应用。

A Hybrid Dynamic Polymer Composition

The invention discloses a hybrid dynamic polymer composition comprising at least component A and component B, in which component A contains a dynamic polymer with dynamic exchangeable siloxane bond and side hydrogen bond groups participating in the formation of hydrogen bond, in which dynamic exchangeable siloxane bond exists as a polymer link point and/or cross-link point of dynamic polymer, forming or maintaining dynamic polymerization. Necessary conditions for the covalent structure of the compound; component B contains catalysts and/or complexes for the equilibrium reaction of siloxane. The dynamic covalent bonds and supramolecular hydrogen bonds in dynamic polymers make the polymers exhibit dynamic reversible effects with orthogonality and/or synergy under different conditions, thus exhibiting good self-repairing properties and abundant stimulus response. The dynamic polymer can be widely used as self-repairing materials, toughness materials, sealing materials, adhesives and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种杂化动态聚合物组合物
本专利技术涉及一种杂化动态聚合物组合物，具体涉及一种由动态可交换型硅氧烷键和超分子氢键构成的杂化动态聚合物组合物。
技术介绍
动态化学是结合了超分子化学和共价化学中的动态共价化学而发展起来的交叉学科。传统的分子化学关注的是稳定的共价相互作用，而动态化学关注的则是一些相对较弱的非共价相互作用和可逆共价键。在这其中，超分子化学是基于非共价的分子间的相互作用，这些非共价相互作用与传统共价键相比，键能较弱，受热力学影响较大，所形成的超分子结构在某种程度上而言并不是一个动力学稳定的体系。而对于动态共价化学而言，其具有一些类似超分子化学的特征，在适宜的条件下才可以发生可逆的共价键“断裂”和“形成”；而相比于超分子化学，动态共价化学中的动态共价键的键能往往大于超分子作用力，甚至与非动态的共价键相近，但是由于动态共价键与超分子作用力本质上的差别，动态共价键的动态性质在动态性本身及其触发条件(响应条件)等方面则与超分子作用力有着很大的不同。动态共价键良好地结合了类似超分子非共价相互作用的可逆性与共价键的稳固性，同时又带有特征的其他动态性和触发条件，使得其得到了广泛的应用，在构筑功能分子和材料、开发化学传感器、调控生物分子、控制智能分子开关和机器等方面表现出了重要作用。动态聚合物则是由动态化学键链接形成的一类新颖的聚合物体系。根据链接动态聚合物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。但是，传统动态共价聚合物中的化学平衡过程涉及的共价键的断裂和形成往往比较缓慢，而且加速平衡过程的控制较为苛刻。例如，基于呋喃-马来酰亚胺Diels-Alder环加成反应产物往往需要在高温条件下进行解离反应，并且在有机溶剂中此反应过程进行缓慢；伯胺与醛反应生成的亚胺键，其受酸碱度影响强烈，造成此类亚胺键必须在特定的pH范围内使用；氨基转移可逆交换反应则需要在特殊蛋白酶的作用下才能形成；基于烷氧氮基的动态可逆键，其解离反应温度往往也要达到100-130℃，同时，烷氧氮基解离生成的碳中心自由基对氧和高温敏感，由此带来的不可逆键合会对材料的性能造成影响；含有三硫代酯基团的动态聚合物则需要在紫外光照射或加热条件下才能发生动态交换反应。诸如此类情况的存在，使得动态可逆共价键本身所具有的特性在通常条件下难以得到充分地体现，需要发展一种新型的动态聚合物，以解决现有技术中存在的上述问题。
技术实现思路
针对上述背景，提供了一种含有动态可交换型硅氧烷键以及由侧氢键基团参与形成的氢键作用的杂化动态聚合物组合物。所述的杂化动态聚合物组合物稳定性好，在一般的温和条件下即可具有良好的动态可逆性，并可体现出自修复性、可重复使用性、可回收性以及仿生力学性能。本专利技术可通过如下技术方案予以实现：本专利技术涉及一种杂化动态聚合物组合物，其特征在于，其至少含有组分A和组分B，其中组分A中含有动态可交换型硅氧烷键和侧氢键基团参与形成的氢键作用的动态聚合物；其中，动态可交换型硅氧烷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共价结构的必要条件；组分B中含有用于进行硅氧烷平衡反应的催化剂和/或其复合物。在本专利技术的实施方式中，所述的动态可交换型硅氧烷键，其具有如下结构：其中，表示与聚合物链或者其他任意合适的基团/原子的连接，且至少一个与聚合物链连接；各个结构可以相同也可以不同；之间还可以成环或不成环。在本专利技术的实施方式中，所述的侧氢键基团优选含有以下结构成分：更优选含有以下结构成分中的至少一种：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、分子量不超过1000Da的小分子烃基、分子量大于1000Da的聚合物链残基、分子量大于1000Da的大分子聚合物链残基；I为二价连接基团，其选自单键、杂原子连接基、分子量不超过1000Da的二价小分子烃基、分子量大于1000Da的二价碳链聚合物残基、分子量大于1000Da的二价杂链聚合物残基；Q为端基或链段，其选自氢原子、杂原子基团、分子量不超过1000Da的小分子烃基、分子量大于1000Da的大分子聚合物链残基；3中的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，环状结构的成环原子各自独立地为碳原子、氮原子或其他杂原子；表示与聚合物链(包括主链骨架、交联网络链骨架、侧链(包括其多级结构))或者其他任意合适的基团/原子的连接；在本专利技术的实施方式中，所述的骨架氢键基团和端基氢键基团，其优选含有以下结构成分：更优选含有以下结构成分中的至少一种：进一步优选含有以下结构成分中的至少一种：其中，表示与聚合物链或者其他任意合适的基团/原子(包括氢原子)的连接。在本专利技术的一个优选实施方式中(第一种结构)，所述杂化动态聚合物组合物为非交联结构，其中，由动态可交换型硅氧烷键所形成的动态共价交联的交联度在其凝胶点以下，由氢键作用所形成的超分子氢键交联的交联度在其凝胶点以下，且二者的交联度之和低于凝胶点。在本专利技术的另一个优选实施方式中(第二种结构)，所述杂化动态聚合物组合物组分A中只有一个交联网络；其中，由动态可交换型硅氧烷键所形成的动态共价交联的交联度在其凝胶点以下，由氢键作用所形成的超分子氢键交联的交联度在其凝胶点以下，但二者的交联度之和在凝胶点以上。在本专利技术的另一个优选实施方式中(第三种结构)，所述杂化动态聚合物组合物组分A中只有一个交联网络；其中，由动态可交换型硅氧烷键所形成的动态共价交联的交联度在其凝胶点以上，由氢键作用所形成的超分子氢键交联的交联度在其凝胶点以上或以下。在本专利技术的另一个优选实施方式中(第四种结构)，所述杂化动态聚合物组合物组分A中只有一个交联网络；其中，由动态可交换型硅氧烷键所形成的动态共价交联的交联度在其凝胶点以下，由氢键作用所形成的超分子氢键交联的交联度在其凝胶点以上。在本专利技术的另一个优选实施方式中(第五种结构)，所述杂化动态聚合物组合物组分A中含两个交联网络；第1网络中仅含动态共价交联，其交联度在其凝胶点以上；第2网络中仅含超分子氢键交联，其交联度在其凝胶点以上。在本专利技术的另一个优选实施方式中(第六种结构)，所述杂化动态聚合物组合物组分A中含两个交联网络；第1网络中同时含有动态共价交联和超分子氢键交联，其中，动态共价交联的交联度在其凝胶点以上，超分子氢键交联的交联度在其凝胶点以上或以下；第2网络中仅含超分子氢键交联，其交联度在其凝胶点以上。在本专利技术的另一个优选实施方式中(第七种结构)，所述的杂化动态聚合物组合物组分A中只有一个交联网络，其中仅含有凝胶点以上的动态共价交联，超分子氢键交联度在其凝胶点以下的超分子聚合物分散在动态共价交联网络中。在本专利技术的另一个优选实施方式中(第八种结构)，所述的杂化动态聚合物组合物组分A中只有一个交联网络，该交联网络中同时含有动态共价交联和超分子氢键交联，其中，动态共价交联的交联度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种杂化动态聚合物组合物，其特征在于，其至少含有组分A和组分B，其中组分A中含有动态可交换型硅氧烷键和侧氢键基团参与形成的氢键作用的动态聚合物；其中，动态可交换型硅氧烷键作为动态聚合物的聚合链接点或交联链接点或同时作为动态聚合物的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共价结构的必要条件；组分B中含有用于进行硅氧烷平衡反应的催化剂或复合物或其组合。

【技术特征摘要】
1.一种杂化动态聚合物组合物，其特征在于，其至少含有组分A和组分B，其中组分A中含有动态可交换型硅氧烷键和侧氢键基团参与形成的氢键作用的动态聚合物；其中，动态可交换型硅氧烷键作为动态聚合物的聚合链接点或交联链接点或同时作为动态聚合物的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共价结构的必要条件；组分B中含有用于进行硅氧烷平衡反应的催化剂或复合物或其组合。2.根据权利要求1所述的杂化动态聚合物组合物，其特征在于，所述的动态可交换型硅氧烷键，其具有如下结构：其中，表示与聚合物链或者其他的基团或原子的连接，且其中至少一个与聚合物链连接。3.根据权利要求1所述的杂化动态聚合物组合物，其特征在于，所述的侧氢键基团含有以下结构成分：表示与聚合物链或者其他的基团或原子的连接。4.根据权利要求3所述的杂化动态聚合物组合物，其特征在于，所述的侧氢键基团含有以下结构成分中的至少一种：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、分子量不超过1000Da的小分子烃基、分子量大于1000Da的大分子聚合物链残基；I为二价连接基团，其选自单键、杂原子连接基、分子量不超过1000Da的二价小分子烃基、分子量大于1000Da的二价碳链聚合物残基、分子量大于1000Da的二价杂链聚合物残基；Q为端基或链段，其选自氢原子、杂原子基团、分子量不超过1000Da的小分子烃基、分子量大于1000Da的大分子聚合物链残基；3中的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，环状结构的成环原子各自独立地为碳原子、氮原子或其他杂原子；表示与聚合物链或者其他的基团或原子的连接。5.根据权利要求4所述的杂化动态聚合物组合物，其特征在于，所述的杂原子基团，其选自以下任一种基团：卤素、羟基、硫醇、羧基、硝基、伯胺基、硅基、磷基、三氮唑、异噁唑、酰胺基、酰亚胺基、烯胺基、碳酸酯基、氨基甲酸酯基、硫酯基、原酸酯基、磷酸酯基、亚磷酸酯基、次磷酸酯基、膦酸酯基、磷酰基、亚磷酰基、次磷酰基、碳酰胺、磷酰胺、亚磷酰胺、焦磷酰胺、环磷酰胺、异环磷酰胺、硫代磷酰胺、乌头酰基、肽键、偶氮基、脲基、异脲基、异硫脲基、脲基甲酸酯基、硫脲基甲酸酯基、胍基、脒基、氨基胍基、氨基脒基、亚氨酸基、亚氨酸硫酯基、硝酰基、亚硝酰基、磺酸基、磺酸酯基、亚磺酸酯基、磺酰胺基、亚磺酰胺基、磺酰肼基、磺酰脲基、马来酰亚胺；所述的分子量不超过1000Da的小分子烃基，其选自以下组中任一种、任一种的不饱和形式、任一种的被取代形式或任一种的被杂化形式：C1-71烷基、环C3-71烷基、苯基、苄基、芳烃基；所述的分子量大于1000Da的大分子聚合物链残基，其包括但不仅限于碳链聚合物残基、杂链聚合物残基、元素有机聚合物残基，其中，聚合物选自均聚物或共聚物；所述的碳链聚合物残基，其选自以下组中任一种、任一种的不饱和形式、任一种的被取代形式或任一种的被杂化形式：聚乙烯链残基、聚丙烯链残基、聚异丁烯链残基、聚苯乙烯链残基、聚氯乙烯链残基、聚偏氯乙烯链残基、聚氟乙烯链残基、聚四氟乙烯链残基、聚三氟氯乙烯链残基、聚丙烯酸链残基、聚丙烯酰胺链残基、聚丙烯酸甲酯链残基、聚甲基丙烯酸甲酯链残基、聚丙烯腈链残基、聚乙烯醇链残基、聚乙烯基烷基醚链残基、聚丁二烯链残基、聚异戊二烯链残基、聚氯丁二烯链残基；所述的杂链聚合物残基，其选自以下组中任一种、任一种的不饱和形式、任一种的被取代形式或任一种的被杂化形式：聚醚链残基、聚酯链残基、聚环氧乙烷链残基、聚双(氯甲基)丁氧环链残基、聚苯醚链残基、环氧树脂链残基、聚对苯二甲酸乙二醇酯链残基、聚碳酸酯链残基、不饱和树脂链残基、醇酸树脂链残基、聚酰胺链残基、聚砜链残基、酚醛树脂链残基、脲醛树脂链残基；所述的元素有机聚合物残基时，其选自以下组中任一种、任一种的不饱和形式、任一种的被取代形式或任一种的被杂化形式：聚有机硅氧烷链残基、有机硅氧碳聚合物链残基、聚烃基硅氧胺链残基、聚烃基硅硫烷链残基、聚有机金属硅氧烷链残基、聚有机铝硅氧烷链残基、含硼有机聚合物链残基、聚有机钛硅氧烷链残基、聚有机锡硅氧烷链残基、含铅聚合物链残基、聚有机锑硅氧烷链残基、聚有机磷硅氧烷链残基、有机氟聚合物链残基、有机磷聚合物链残基、有机硼聚合物链残基；聚有机硅氧烷链残基；所述的单键，其选自碳碳单键、碳氮单键、氮氮单键、碳氧单键、碳硫单键；所述的杂原子连接基，其选自以下任一种或任几种的组合：醚基、硫基、硫醚基、二价叔胺基、三价叔胺基、二价硅基、三价硅基、四价硅基、二价磷基、三价磷基、二价硼基、三价硼基；所述的分子量不超过1000Da的二价小分子烃基，其选自以下组中任一种、任一种的不饱和形式、任一种的被取代形式或任一种的被杂化形式：二价C1-71烷基、二价环C3-71烷基、二价苯基、二价苄基、二价芳烃基；所述的分子量大于1000Da的二价碳链聚合物残基，其选自以下组中任一种、任一种的不饱和形式、任一种的被取代形式或任一种的被杂化形式：二价聚烯烃类链残基；二价聚丙烯酸类链残基；二价聚丙烯腈类链残基；所述的分子量大于1000Da的二价杂链聚合物残基，其选自以下组中任一种、任一种的不饱和形式、任一种的被取代形式或任一种的被杂化形式：二价聚醚类链残基；二价聚酯类链残基；二价聚胺...

【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