一种杂化交联动态聚合物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种杂化交联动态聚合物及其应用，其含有至少一种六氢三嗪类动态共价键以及超分子氢键；其含有至少一个动态共价交联网络，其由六氢三嗪类动态共价键构成动态共价交联且其交联度达到凝胶点以上。所述的杂化交联动态聚合物通过引入具有不同动态性的六氢三嗪类动态共价键以及超分子氢键，可制备出可控范围广、结构丰富、性能多样的动态聚合物材料。该动态聚合物结合了类玻璃的动态共价特性和超分子动态特性，赋予了材料以刺激响应性、可回收性、自修复性等功能特性，又在特定结构中对材料起到增韧等作用。本发明专利技术所提供的动态聚合物可以作为自修复材料、韧性材料、密封材料、夹层胶等而获得广泛的应用。

A Hybrid Crosslinking Dynamic Polymer and Its Application

The invention discloses a hybrid crosslinking dynamic polymer and its application, which comprises at least one type of six hydrogen three azine dynamic covalent bond and supramolecular hydrogen bond, which contains at least one dynamic covalent crosslinking network, which is formed by dynamic covalent bonding of six hydrogen three azine and its crosslinking degree reaches above the gel point. By introducing dynamic covalent bonds of hexahydrotriazines and supramolecular hydrogen bonds with different dynamic properties, the hybrid crosslinked dynamic polymer materials with wide controllable range, abundant structure and diverse properties can be prepared. The dynamic polymer combines the dynamic covalent and supramolecular properties of glass-like materials, giving the materials functional properties such as stimulus responsiveness, recyclability, self-repairing, and toughening in specific structures. The dynamic polymer provided by the invention can be widely used as self-repairing material, toughness material, sealing material, sandwich adhesive, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种杂化交联动态聚合物及其应用
本专利技术涉及智能材料领域，具体涉及一种由六氢三嗪类动态共价键以及超分子氢键构成的杂化交联动态聚合物及其应用。
技术介绍
通过在聚合物链之间形成分子间的共价键交联，进而形成三维无限网络结构，可以获得热固性聚合物材料。热固性聚合物材料具有出色的机械性能、热稳定性和耐化学性，可将其应用于制造粘合剂、涂层、泡沫材料、汽车和航空航天部件以及电子设备。尽管其具有广泛的商业用途和实用性，但是，由于热固性材料在加热条件下固化之后，化学结构发生变化，，不溶于溶剂，加热也不再软化，如果温度过高则就分解，只要聚合反应完成，键的断裂将变得十分困难，材料的性能也被固定化，使得热固性材料的合成和性能设计受限，且不能够进行回收和循环使用。而传统的热塑性聚合物材料为非交联的高分子，其在被加热时能发生流动变形，冷却后可以保持一定形状。大多数热塑性聚合物材料在一定温度范围内具备能反复加热软化和冷却硬化的性能，很容易进行挤出、注射、吹塑和焊接等成型加工。因此，热塑性材料是可以再加工和循环使用的。但另一方面，大量热塑性聚合物材料也因为是非交联结构，容易发生蠕变从而导致结构稳定性不佳，力学性能也非常有限。通过在聚合物中引入动态共价键和超分子氢键，并利用其进行交联，可以在提高热塑性材料力学性能的同时，也赋予了聚合物以动态共价键所具有的动态可逆性，使得聚合物材料得以进行自修复、回收和循环使用，使得其展现出了广泛的应用前景。将动态共价键引入聚合物，是一种形成新型智能聚合物的可行方法。
技术实现思路
本专利技术针对上述背景，提供了一种杂化交联动态聚合物，其含有至少一种六氢三嗪类动态共价键以及超分子氢键；所述的动态聚合物含有至少一个动态共价交联网络，其由六氢三嗪类动态共价键构成动态共价交联且其交联度达到凝胶点以上。所述的杂化交联动态聚合物具有良好的动态可逆效果，可在加热或一定pH条件下体现出自修复性、可回收性、可再加工性和仿生力学性能。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杂化交联动态聚合物，其含有至少一种六氢三嗪类动态共价键以及超分子氢键；所述的动态聚合物含有至少一个动态共价交联网络，其由六氢三嗪类动态共价键构成动态共价交联且其交联度达到凝胶点以上；其中，所述的六氢三嗪类动态共价键的存在，是形成或维持聚合物共价结构的必要条件；其中，所述超分子氢键至少由一种非所述六氢三嗪类动态共价键或其组成部分的氢键基团参与形成。本专利技术的实施方式中，所述的超分子氢键，其由存在于杂化交联动态聚合物链骨架、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；所述的氢键基团，其优选含有以下结构成分中的至少一种：其中，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。根据本专利技术的一个优选实施方式(第一种网络结构)，所述的杂化交联动态聚合物仅含有一个动态共价交联网络，并且在此交联网络中同时含有至少一种六氢三嗪类动态共价键和至少一种超分子氢键交联，且六氢三嗪类动态共价键交联的交联度在其凝胶点以上。对于该实施方式，超分子氢键交联的交联度可以在其凝胶点以上，也可以在其凝胶点以下。根据本专利技术的一个优选实施方式(第二种网络结构)，所述的杂化交联动态聚合物含有两个交联网络，其中一个交联网络为动态共价交联网络，其含有至少一种六氢三嗪类动态共价键且其交联度在凝胶点以上；另外一个交联网络为超分子氢键交联网络，其中超分子氢键交联的交联度在其凝胶点以上。根据本专利技术的一个优选实施方式(第三种网络结构)，所述的杂化交联动态聚合物含有两个交联网络，其中一个交联网络为动态共价交联网络，其同时含有至少一种六氢三嗪类动态共价键和至少一种超分子氢键交联，且六氢三嗪类动态共价键交联的交联度在其凝胶点以上；另外一个交联网络为动态共价交联网络，其含有至少一种六氢三嗪类动态共价键且其交联度在凝胶点以上。对于该实施方式，超分子氢键交联的交联度可以在其凝胶点以上，也可以在其凝胶点以下。根据本专利技术的一个优选实施方式(第四种网络结构)，所述的杂化交联动态聚合物含有两个交联网络，其中一个交联网络为动态共价交联网络，其同时含有至少一种六氢三嗪类动态共价键和至少一种超分子氢键交联，且六氢三嗪类动态共价键交联的交联度在其凝胶点以上；另外一个交联网络为超分子氢键交联网络，其中超分子氢键交联的交联度在其凝胶点以上。根据本专利技术的一个优选实施方式(第五种网络结构)，所述的杂化交联动态聚合物含有两个交联网络，其中一个交联网络为动态共价交联网络，其同时含有至少一种六氢三嗪类动态共价键和至少一种超分子氢键交联，且六氢三嗪类动态共价键交联的交联度在其凝胶点以上；另外一个交联网络为动态共价交联网络，其同时含有至少一种六氢三嗪类动态共价键和至少一种超分子氢键交联，且六氢三嗪类动态共价键交联的交联度在其凝胶点以上，但两个交联网络不同，这种不相同，可以举例例如，聚合物链主体结构不同、交联的交联密度不同、六氢三嗪类动态共价键不同、氢键基团不同等。根据本专利技术的一个优选实施方式(第六种网络结构)，所述的杂化交联动态聚合物仅含有一个动态共价交联网络，并且在此交联网络中含有至少一种六氢三嗪类动态共价键，且六氢三嗪类动态共价键交联的交联度在其凝胶点以上，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(第七种网络结构)，所述的杂化交联动态聚合物仅含有一个动态共价交联网络，并且在此交联网络中含有至少一种六氢三嗪类动态共价键，且六氢三嗪类动态共价键交联的交联度在其凝胶点以上，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超分子聚合物颗粒。根据本专利技术的一个优选实施方式(第八种网络结构)，所述的杂化交联动态聚合物仅含有一个动态共价交联网络，并且在此交联网络中同时含有至少一种六氢三嗪类动态共价键和至少一种超分子氢键交联，且六氢三嗪类动态共价键交联的交联度在其凝胶点以上，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(第九种网络结构)，所述的杂化交联动态聚合物仅含有一个动态共价交联网络，并且在此交联网络中同时含有至少一种六氢三嗪类动态共价键和至少一种超分子氢键交联，且六氢三嗪类动态共价键交联的交联度在其凝胶点以上，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超分子聚合物颗粒。此外，本专利技术还可以有其他多种多样的交联网络结构实施方式，一个实施方式中可以包含多个相同或不相同的动态共价交联网络，同一个动态共价交联网络中可以含有一种或多种不同的六氢三嗪类动态共价键；其中超分子氢键交联可以与动态共价交联在同一个交联网络中或者在各自独立的交联网络中或者部分与动态共价交联网络相互作用，也可以以非交联超分子聚合物链和/或超分子交联的颗粒的形式分散在动态共价交联网络中；同时，在动态共价交联网络中也可以分散有非交联动态聚合物链和/或交联动态聚合物颗粒，所述的非交联动态聚合物链和/或交联动态聚合物颗粒中含有至少一种所述的六氢三嗪类动态共价键。动态聚合物中的任一个网络的任一种交联的交联度也可以进行合理地控制，以达到调控平衡结构和动态性能的目的。本专利技术中杂化交联动态聚合物的结构包括但不仅限于以上所举本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种杂化交联动态聚合物，其特征在于，其含有至少一种六氢三嗪类动态共价键以及超分子氢键；所述的动态聚合物含有至少一个动态共价交联网络，其由六氢三嗪类动态共价键构成动态共价交联且其交联度达到凝胶点以上；其中，所述的六氢三嗪类动态共价键的存在，是形成或维持聚合物共价结构的必要条件；其中，所述超分子氢键至少由一种非所述六氢三嗪类动态共价键或其组成部分的氢键基团参与形成。

【技术特征摘要】
1.一种杂化交联动态聚合物，其特征在于，其含有至少一种六氢三嗪类动态共价键以及超分子氢键；所述的动态聚合物含有至少一个动态共价交联网络，其由六氢三嗪类动态共价键构成动态共价交联且其交联度达到凝胶点以上；其中，所述的六氢三嗪类动态共价键的存在，是形成或维持聚合物共价结构的必要条件；其中，所述超分子氢键至少由一种非所述六氢三嗪类动态共价键或其组成部分的氢键基团参与形成。2.根据权利要求1所述的杂化交联动态聚合物，其特征在于，所述的超分子氢键，其由存在于杂化交联动态聚合物链骨架、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；所述的氢键基团，其含有以下结构成分中的至少一种：其中，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。3.根据权利要求2所述的杂化交联动态聚合物，其特征在于，所述的存在于杂化交联动态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。4.根据权利要求2所述的杂化交联动态聚合物，其特征在于，所述的存在于杂化交联动态聚合物侧基上的侧基氢键基团和杂化交联动态聚合物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。5.根据权利要求1所述的杂化交联动态聚合物，其特征在于，所述的杂化交联动态聚合物具有如下网络结构中的一种：第一种：所述的杂化交联动态聚合物仅含有一个动态共价交联网络，并且在此交联网络中同时含有至少一种六氢三嗪类动态共价键和至少一种超分子氢键交联，且六氢三嗪类动态共价键交联的交联度在其凝胶点以上；第二种：所述的杂化交联动态聚合物含有两个交联网络，其中一个交联网络为动态共价交联网络，其含有至少一种六氢三嗪类动态共价键且其交联度在凝胶点以上；另外一个交联网络为超分子氢键交联网络，其中超分子氢键交联的交联度在其凝胶点以上；第三种：所述的杂化交联动态聚合物含有两个交联网络，其中一个交联网络为动态共价交联网络，其同时含有至少一种六氢三嗪类动态共价键和至少一种超分子氢键交联，且六氢三嗪类动态共价键交联的交联度在其凝胶点以上；另外一个交联网络为动态共价交联网络，其含有至少一种六氢三嗪类动态共价键且其交联度在凝胶点以上；第四种：所述的杂化交联动态聚合物含有两个交联网络，其中一个交联网络为动态共价交联网络，其同时含有至少一种六氢三嗪类动态共价键和至少一种超分子氢键交联，且六氢三嗪类动态共价键交联的交联度在其凝胶点以上；另外一个交联网络为超分子氢键交联网络，其中超分子氢键交联的交联度在其凝胶点以上；第五种：所述的杂化交联动态聚合物含有两个交联网络，其中一个交联网络为动态共价交联网络，其同时含有至少一种六氢三嗪类动态共价键和至少一种超分子氢键交联，且六氢三嗪类动态共价键交联的交联度在其凝胶点以上；另外一个交联网络为动态共...

【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