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一种动态聚合物材料制造技术

技术编号:14946085 阅读:79 留言:0更新日期:2017-04-01 12:25
本发明专利技术公开了一种动态聚合物材料,聚合物材料包含有由以下组分相互反应所得产物:至少一种含有两个或两个以上带有1,2-二醇基元或1,3-二醇基元的多元醇化合物,至少一种含有两个或两个以上带有邻位含有氨甲基基团的苯硼酸基元的苯硼酸化合物。组分间通过反应形成动态可逆的苯硼酸酯键进而构成动态交联的聚合物。由于特殊的苯硼酸酯键的动态可逆性,使得该聚合物材料具有“可重复使用性”和“可回收性”;此外,特定配方的聚合物材料在受到外力作用时,动态键能够优先断裂,起到耗散能量和消除应力的作用,从而使得材料具有良好的韧性。该材料在军事航天设备、功能涂料及涂层、仿生材料、生物医用材料等领域有着广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能聚合物材料领域,具体涉及一种由动态可逆共价键构成的聚合物材料。
技术介绍
材料科学技术的进步大大推动了人类社会的发展与进步。进入二十世纪以来,由信息技术、遗传工程技术、新能源技术、航天技术、纳米技术等形成的高新技术群,更是推动了材料科学的飞速发展。传统单一的结构材料或功能材料已不能满足这些飞速发展的高
的需要,各种各样多功能化、智能化的材料应运而生。在这其中,以动态化学为基础所构建的一系列新型聚合物材料展现出了令人瞩目的发展态势。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。在动态化学领域中,“动态”是其核心和本质的概念。在超分子化学中,关注的是相对较弱的非共价相互作用力,这些超分子作用力与传统共价键相比,键能较弱,稳定性较差,易受外界条件影响,利用其得到的动态聚合物材料多为力学性能较差的凝胶或软材料,大大限制了这类材料的应用。而动态共价键是一种比非共价键稳定,又弱于传统共价键的化学键,其在适合的条件下可以发生可逆的共价键“断裂”和“形成”。动态共价键将超分子非共价键的可逆性与共价键的稳固性结合在一起,这使得其具有广泛的应用范围。而动态可逆共价键的存在,也保证了材料在适宜的条件下即具有“可重复使用性”和“可回收性”。但是,传统的动态共价键的断裂和形成过程比较缓慢,仍常需要外部提供能量或者添加催化剂等条件,对动态聚合物材料的使用环境及应用造成了限制。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120℃以上温度进行解离反应;烷氧氮基的动态键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;三硫代酯基团则需要在紫外光照射条件下才能发生动态交换反应;酰腙键则需要利用酸催化或者在高温加热条件下才能进行可逆链交换反应;动态共价键中的双硫键是一个比较弱的键,其可在低温条件下进行交换反应,但硫醇自身稳定性较差,在使用过程中会与周围空气作用产生连续氧化而使得可逆体系中的硫醇含量不断降低,影响了材料的使用。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材料,以解决现有技术中存在的上述问题。
技术实现思路
本专利技术针对上述背景,提供了一种由多元醇化合物及邻位连有氨甲基的苯硼酸化合物相互反应生成的动态可逆的苯硼酸酯键构成的动态交联聚合物材料。所述的动态聚合物材料稳定性好,可不需要额外加入催化剂和促进剂等外部添加剂,也可无需光照和高温条件,在一般的温和条件下即可具有良好的动态可逆性,并体现出可重复使用性、可回收性以及仿生力学性能。本专利技术通过如下技术方案予以实现:第一种:一种动态聚合物材料,包含有由以下组分相互反应所得产物:组分(I),为至少一种含有两个或两个以上二醇基元的多元醇化合物,其中,所述二醇基元选自1,2-二醇基元或者1,3-二醇基元;组分(II),为至少一种含有两个或两个以上苯硼酸基元的苯硼酸化合物,其中,所述苯硼酸基元其在苯硼酸邻位连有氨甲基;其中,组分(I)中至少一种多元醇化合物含有三个或三个以上二醇基元,或组分(II)中至少一种苯硼酸化合物含有三个或三个以上苯硼酸基元;并且,组分(I)中仅含有小分子多元醇化合物时,至少一种所述的小分子多元醇化合物含有三个或三个以上二醇基元;组分(II)中仅含有小分子苯硼酸化合物时,至少一种所述的小分子苯硼酸化合物含有三个或三个以上苯硼酸基元;其中,所述的小分子多元醇化合物与小分子苯硼酸化合物,其分子量不超过1000Da。第二种:一种动态聚合物材料,包含有由以下组分相互反应所得产物:组分(I),为至少一种含有两个或两个以上二醇基元的多元醇化合物,其中,所述二醇基元选自1,2-二醇基元或者1,3-二醇基元;组分(II),为至少一种含有两个或两个以上苯硼酸基元的苯硼酸化合物,其中,所述苯硼酸基元其在苯硼酸邻位连有氨甲基;其中,组分(I)中至少一种多元醇化合物含有三个或三个以上二醇基元;并且,组分(II)中仅含有小分子苯硼酸化合物时,至少一种所述的小分子苯硼酸化合物含有三个或三个以上苯硼酸基元;其中,所述的小分子苯硼酸化合物,其分子量不超过1000Da。第三种:一种动态聚合物材料,包含有由以下组分相互反应所得产物:组分(I),为至少一种含有两个或两个以上二醇基元的多元醇化合物,其中,所述二醇基元选自1,2-二醇基元或者1,3-二醇基元;组分(II),为至少一种含有两个或两个以上苯硼酸基元的苯硼酸化合物,其中,所述苯硼酸基元其在苯硼酸邻位连有氨甲基;其中,组分(II)中至少一种苯硼酸化合物含有三个或三个以上苯硼酸基元;并且,组分(I)中仅含有小分子多元醇化合物时,至少一种所述的小分子多元醇化合物含有三个或三个以上二醇基元;其中,所述的小分子多元醇化合物,其分子量不超过1000Da。第四种:一种动态聚合物材料,包含有由以下组分相互反应所得产物:组分(I),为至少一种含有两个或两个以上二醇基元的多元醇化合物,其中,所述二醇基元选自1,2-二醇基元或者1,3-二醇基元;组分(II),为至少一种含有两个或两个以上苯硼酸基元的苯硼酸化合物,其中,所述苯硼酸基元其在苯硼酸邻位连有氨甲基;其中,组分(I)中至少一种多元醇化合物含有三个或三个以上二醇基元,且组分(II)中至少一种苯硼酸化合物含有三个或三个以上苯硼酸基元。第五种:一种动态聚合物材料,包含有由以下组分相互反应所得产物:组分(I),为至少一种含有两个或两个以上二醇基元的多元醇化合物,其中,所述二醇基元选自1,2-二醇基元或者1,3-二醇基元;组分(II),为至少一种含有两个或两个以上苯硼酸基元的苯硼酸化合物,其中,所述苯硼酸基元其在苯硼酸邻位连有氨甲基;其中,组分(I)中含有大分子多元醇化合物或组分(II)中含有大分子苯硼酸化合物时,至少一种所述的大分子多元醇化合物含有三个或三个以上二醇基元,或至少一种所述的大分子苯硼酸化合物含有三个或三个以上苯硼酸基元;其中,所述的大分子多元醇化合物与大分子苯硼酸化合物,其分子量大于1000Da;并且,组分(I)中仅含有小分子多元醇化合物时,至少一种所述的小分子多元醇化合物含有三个或三个以上二醇基元;组分(II)中仅含有小分子苯硼酸化合物时,至少一种所述的小分子苯硼酸化合物含有三个或三个本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种动态聚合物材料,其特征在于,包含有由以下组分相互反应所得产物:组分(I),为至少一种含有两个或两个以上二醇基元的多元醇化合物,其中,所述二醇基元选自1,2‑二醇基元或者1,3‑二醇基元;组分(II),为至少一种含有两个或两个以上苯硼酸基元的苯硼酸化合物,其中,所述苯硼酸基元其在苯硼酸邻位连有氨甲基;其中,组分(I)中至少一种多元醇化合物含有三个或三个以上二醇基元,或组分(II)中至少一种苯硼酸化合物含有三个或三个以上苯硼酸基元;并且,组分(I)中仅含有小分子多元醇化合物时,至少一种所述的小分子多元醇化合物含有三个或三个以上二醇基元;组分(II)中仅含有小分子苯硼酸化合物时,至少一种所述的小分子苯硼酸化合物含有三个或三个以上苯硼酸基元;其中,所述的小分子多元醇化合物与小分子苯硼酸化合物,其分子量不超过1000Da。

【技术特征摘要】
1.一种动态聚合物材料,其特征在于,包含有由以下组分相互反应所得产物:
组分(I),为至少一种含有两个或两个以上二醇基元的多元醇化合物,其中,所述二醇
基元选自1,2-二醇基元或者1,3-二醇基元;
组分(II),为至少一种含有两个或两个以上苯硼酸基元的苯硼酸化合物,其中,所述苯
硼酸基元其在苯硼酸邻位连有氨甲基;
其中,组分(I)中至少一种多元醇化合物含有三个或三个以上二醇基元,或组分(II)中
至少一种苯硼酸化合物含有三个或三个以上苯硼酸基元;
并且,组分(I)中仅含有小分子多元醇化合物时,至少一种所述的小分子多元醇化合物
含有三个或三个以上二醇基元;组分(II)中仅含有小分子苯硼酸化合物时,至少一种所述
的小分子苯硼酸化合物含有三个或三个以上苯硼酸基元;其中,所述的小分子多元醇化合
物与小分子苯硼酸化合物,其分子量不超过1000Da。
2.根据权利要求1所述的动态聚合物材料,其特征在于,所述的组分(I)中的1,2-二醇
基元,其为乙二醇分子失去至少一个非羟氢原子后形成的残基;所述的组分(I)中的1,3-二
醇基元,其为1,3-丙二醇分子失去至少一个非羟氢原子后形成的残基;所述的组分(II)中
的苯硼酸基元,其为2-(氨甲基)苯硼酸或2-(氨甲基)苯硼酸酯失去至少一个苯环或氨基上
的氢原子后形成的残基,其中,氨甲基中的氨基选自伯胺、仲胺、叔胺或季铵盐。
3.根据权利要求1所述的动态聚合物材料,其特征在于,组分(I)中任一种多元醇化合
物结构如通式(1)所示:
其中,G为含有1,2-二醇基元或1,3-二醇基元的基团;n为G的数量,n≥2;L为两个或多
个G之间的连接基团;q为L的数量,q≥0。
4.根据权利要求3所述的动态聚合物材料,其特征在于,任一种多元醇化合物中含有的
G具有单一结构或多种结构,其选自以下任一种结构:含有1,2-二醇基元的线性结构、含有
1,2-二醇基元的环状结构、含有1,3-二醇基元的线性结构、含有1,3-二醇基元的环状结构。
5.根据权利要求3所述的动态聚合物材料,其特征在于,所述L选自单键或双键、杂原子
连接基、分子量不超过1000Da的二价或多价小分子烃基、含有杂原子基团的分子量不超过
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
大于1000Da的二价或多价无机大分子。
6.根据权利要求1所述的动态聚合物材料,其特征在于,组分(II)中任一种苯硼酸化合
物结构如通式(2)所示:
其中,A为含有苯硼酸基元的基团;m为A的数量,m≥2;Q为两个或多个A之间的连接基
团;p为Q的数量,p≥0。
7.根据权利要求6所述的动态聚合物材料,其特征在于,任一种苯硼酸化合物中含有的
A具有单一结构或多种结构,其选自以下任一种结构:邻位连有线性氨甲基结构的苯硼酸结
构,邻位连有环状氨甲基结构的苯硼酸结构。
8.根据权利要求6所述的动态聚合物材料,其特征在于,所述Q选自单键或双键、杂原子
连接基、分子量不超过1000Da的二价或多价小分子烃基、含有杂原子基团的分子量不超过
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
大于1000Da的二价或多价无机大分子。
9.根据权利要求1所述的动态聚合物材料,其特征在于,聚合物材料中还包含有以下任
一种或任几种可添加物:助剂、填料。
10.根据权利要求9所述的动态聚合物材料,其特征在于,可添加的助剂选自以下任一
种或任几种助剂:催化剂、引发剂、抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂、增韧剂、偶联剂、润滑剂、脱
模剂、增塑剂、动态调节剂、抗静电剂、乳化剂、分散剂、着色剂、荧光增白剂、消光剂、阻燃
剂、成核剂、流变剂、增稠剂、流平剂。
11.根据权利要求9所述的动态聚合物材料,其特征在于,可添加的填料选自以下任一
种或任几种填料:无机非金属填料、有机填料、金属填料、纤维填料。
12.根据权利要求1或9所述的动态聚合物材料,其特征在于,由各组分原料按照以下重
量份数配比制得:
13.一种动态聚合物材料,其特征在于,包含有由以下组分相互反应所得产物:
组分(I),为至少一种含有两个或两个以上二醇基元的多元醇化合物,其中,所述二醇
基元选自1,2-二醇基元或者1,3-二醇基元;
组分(II),为至少一种含有两个或两个以上苯硼酸基元的苯硼酸化合物,其中,所述苯
硼酸基元其在苯硼酸邻位连有氨甲基;
其中,组分(I)中至少一种多元醇化合物含有三个或三个以上二醇基元;
并且,组分(II)中仅含有小分子苯硼酸化合物时,至少一种所述的小分子苯硼酸化合
物含有三个或三个以上苯硼酸基元;其中,所述的小分子苯硼酸化合物,其分子量不超过
1000Da。
14.一种动态聚合物材料,其特征在于,包含有由以下组分相互反应所得产物:
组分(I),为至少一种含有两个或两个以上二醇基元的多元醇化合物,其中,所述二醇
基元选自1,2-二醇基元或者1,3-二醇基元;
组分(II),为至少一种含有两个或两个以上苯硼酸基元的苯硼酸化合物,其中,所述苯
硼酸基元其在苯硼酸邻位连有氨甲基;
其中,组分(II)中至少一种苯硼酸化合物含有三个或三个以上苯硼酸基元;
并且,组分(I)中仅含有小分子多元醇化合物时,至少一种所述的小分子多元醇化合物
含有三个或三个以上二醇基元;其中,所述的小分子多元醇化合物,其分子量不超过
1000Da。
15.一种动态聚合物材料,其特征在于,包含有由以下组分相互反应所得产物:
组分(I),为至少一种含有两个或两个以上二醇基元的多元醇化合物,其中,所述二醇
基元选自1,2-二醇基元或者1,3-二醇基元;
组分(II),为至少一种含有两个或两个以上苯硼酸基元的苯硼酸化合物,其中,所述苯
硼酸基元其在苯硼酸邻位连有氨甲基;
其中,组分(I)中至少一种多元醇化合物含有三个或三个以上二醇基元,且组分(II)中
至少一种苯硼酸化合物含有三个或三个以上苯硼酸基元。
16.一种动态聚合物材料,其特征在于,包含有由以下组分相互反应所得产物:
组分(I),为至少一种含有两个或两个以上二醇基元的多元醇化合物,其中...

【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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