自修复增强增韧复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自修复增强增韧复合材料及其制备方法。本发明专利技术采用自由基共聚法往聚合物基体中引入Diels‑Alder动态共价键和锌离子‑咪唑可逆配位键提高聚合物的机械强度，并赋予聚合物优异的自修复性能，首先合成双键封端的含Diels‑Alder键的共聚单体PADA和含咪唑基的共聚单体N‑(3‑(1H‑咪唑‑1‑基)丙基)丙烯酰胺，然后，将上述单体与丙烯酸羟乙酯在AIBN作用下自由基共聚合成聚合物IHPN，最后将聚合物IHPN浸泡在锌离子溶液中制得自修复增强增韧复合材料IHPN‑Zn。本发明专利技术制备的复合材料在给予70℃下具有优异的自修复功能，同时具有很高的强度和韧性，其杨氏模量最高可达183MPa，拉伸强度最高可达14MPa，伸长率最高可达200％。

Self-repairing reinforced and toughened composites and their preparation methods

The invention discloses a self-repairing reinforced toughening composite material and a preparation method thereof. The invention introduces Diels Alder dynamic covalent bond and zinc ion imidazole reversible coordination bond into polymer matrix by free radical copolymerization method to improve the mechanical strength of the polymer and endow the polymer with excellent self-repairing performance. Firstly, the copolymer PADA with Diels Alder bond and the copolymer N (3 (1H imidazole 1 propyl) acrylamide with imidazole group are synthesized. Then, the above monomers were copolymerized with hydroxyethyl acrylate to form polymer IHPN by free radical copolymerization under the action of AIBN. Finally, the polymer IHPN was immersed in zinc ion solution to prepare self-repairing reinforcing and toughening composite IHPN_Zn. The composite material prepared by the invention has excellent self-repairing function at 70 ~C, and has high strength and toughness. Its Young's modulus can reach 183 MPa, tensile strength can reach 14 MPa and elongation can reach 200%.

【技术实现步骤摘要】
自修复增强增韧复合材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，涉及一种自修复增强增韧复合材料及其制备方法。
技术介绍
高分子材料由于其质轻、耐磨、易加工、易成型等优点，在工业、生活等多个领域得到越来越广泛的应用。但是，高分子材料在成型加工过程中和在外界应力等环境因素的影响下，不可避免地会在材料内部产生微裂纹，这种损伤的累积最终会造成材料失效，导致材料丧失相应的功能，从而严重限制了制件的可靠性和寿命。对于材料的可见裂纹，往往可以采用传统的机械连接、塑料焊接和胶接等方法进行修复。但是对于材料内部的微观裂纹，传统修复方法将不再适用，因此必须寻找其他合适的修复方法。目前，根据修复物质和外界能量的供给方式，可以将自修复材料分为外援型和本征型两大类。外援型自修复材料主要是以微胶囊或中空纤维包裹修复剂来修复外界损伤，因此存在聚合物基体中修复剂耗尽的问题。本征型自修复则是依靠聚合物的化学键(非共价键或动态共价键)的可逆动态化学过程实现聚合物内部的裂纹修复。因此，相比外援型自修复材料，本征型自修复理想情况下能够实现无限次的循环修复。本征型自修复材料又可分为室温本征自修复型和刺激响应本征自修复型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.自修复增强增韧复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1：在N,N'‑(4,4'‑亚甲基二苯基)双马来酰亚胺的甲苯溶液中加入糠醇，于60～80℃下搅拌进行Diels‑Alder反应，反应结束后过滤，将沉淀物溶于二氯甲烷中，逐滴加入乙醚中沉淀、抽滤、干燥，重复沉淀、抽滤、干燥步骤2～3次，得到的纯产物固体和三乙胺再溶于二氯甲烷中，氮气保护下，冰浴条件下滴加丙烯酰氯，室温下搅拌过夜，反应结束后，过滤，得到的滤液通过乙醚沉淀、抽滤、干燥，得到PADA单体；步骤2：将AIBN的二甲基甲酰胺溶液逐滴加入HEA单体、IMPAA单体和PADA单体的混合二甲基甲酰胺溶液中，65～75℃下，搅拌下...

【技术特征摘要】
1.自修复增强增韧复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1：在N,N'-(4,4'-亚甲基二苯基)双马来酰亚胺的甲苯溶液中加入糠醇，于60～80℃下搅拌进行Diels-Alder反应，反应结束后过滤，将沉淀物溶于二氯甲烷中，逐滴加入乙醚中沉淀、抽滤、干燥，重复沉淀、抽滤、干燥步骤2～3次，得到的纯产物固体和三乙胺再溶于二氯甲烷中，氮气保护下，冰浴条件下滴加丙烯酰氯，室温下搅拌过夜，反应结束后，过滤，得到的滤液通过乙醚沉淀、抽滤、干燥，得到PADA单体；步骤2：将AIBN的二甲基甲酰胺溶液逐滴加入HEA单体、IMPAA单体和PADA单体的混合二甲基甲酰胺溶液中，65～75℃下，搅拌下自由基聚合反应2～4h，干燥后热压，得到自修复复合材料IHPN；其中，以HEA单体、IMPAA单体和PA...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅佳骏，叶盛，陈未，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32