一种基于动态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聚合物的吸能方法，所述吸能方法采用含有[2+2]环加成动态共价键与可选的超分子氢键的动态聚合物进行吸能。所述动态聚合物通过引入至少一种[2+2]环加成动态共价键与可选的超分子氢键，在具有一定强度和稳定性的同时，还具有良好的动态可逆性能，可制备出调控范围广、结构多样和性能丰富的动态聚合物材料，进而体现出良好的能量耗散、分散和吸收特性，以其作为吸能材料可以提供良好的阻尼、缓冲、减震、隔音、消声、抗冲击等功能。该动态聚合物可应用于运动和日常生活与工作的身体防护、军警防护、防爆、空降和空投防护、汽车防撞、电子和电器产品抗冲击防护等方面。

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态聚合物的吸能方法
本专利技术涉及一种吸能方法，具体涉及一种基于由[2+2]环加成动态共价键与可选的超分子氢键构成的动态聚合物的吸能方法。
技术介绍
在日常生活、休闲运动等领域，军事安保、航空工业等领域，交通运输、汽车工业以及建筑结构等领域，机械设施、包装工程等领域，人体、动物体以及物品等经常受到撞击、振动、震动、爆炸、声音等形式带来得物理冲击。因此，通过使用吸能材料进行吸能，可以对物理冲击起到有效的防护、缓解等作用，进而起到阻尼、缓冲减震、隔音消声、抗冲击等功能。目前，常用的吸能材料主要有泡沫材料、纳米多孔材料、聚合物材料、复合材料等。其中，泡沫材料、纳米多孔材料是极具潜力的吸能缓冲材料，但在实际应用中仍存在较多不足，例如减震性能有限、强度低、不宜单独作为结构材料使用、吸能寿命短等；利用大部分复合材料进行吸能防护时，一般是通过基体开裂或者复合材料内部填料的断裂等形式实现，会导致材料后续力学性能和吸能性能的下降，甚至需要更换新的材料进行再应用。聚合物材料是目前应用最广泛的吸能材料，其通常是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形式吸能。在吸收能量后，共价键等化学键的断裂与宏观的裂纹、断裂导致材料的吸能性能和力学强度、稳定性等都降低，聚合物材料甚至无法继续使用，在一次或数次吸能后须及时更换聚合物材料才能恢复至原有的性能。目前应用较广的聚合物吸能防护材料主要是聚合物发泡材料、可压缩或扭曲的软质聚合物材料，在应用时仍存在缓冲减震性能有限的缺陷，在受到剧烈冲击时并不能将冲击能量有效地吸收、分散、耗散。综上所述，需要发展一种新的吸能方法，尤其是以聚合物为吸能材料进行吸能，其中聚合物借助新的能量吸收、耗散机理来进行吸能，以解决现有技术中存在的问题，满足诸多领域对吸能材料的需求。
技术实现思路
针对上述背景，本专利技术提供了一种基于动态聚合物的吸能方法，所述动态聚合物含有至少一种[2+2]环加成动态共价键与可选的超分子氢键。所述动态聚合物具有良好的的动态可逆性能，可实现有效地吸收、耗散和分散能量，具有良好的抗冲击防护功能，还可体现出自修复、可回收、循环利用和响应性等特性，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吸能方法，其特征在于，提供一种动态聚合物并以其作为吸能材料进行吸能；其中，所述动态聚合物含有至少一种[2+2]环加成动态共价键与可选的超分子氢键；所述[2+2]环加成动态共价键是动态聚合物的聚合链接点和/或交联链接点，其是形成或维持动态聚合物共价链结构的必要条件；所述可选的超分子氢键，其由存在于动态聚合物中任一处或任几处的任意氢键基团之间形成，其起到以下任一种或任几种作用：接枝、成环、聚合、交联，优选为聚合、交联，更优选为交联。在本专利技术中，所述动态聚合物的分子链拓扑结构包括但不仅限于线型、环状、支化、团簇、交联及其组合形式；动态聚合物的各原料组分的分子链拓扑结构也包括但不仅限于线型、环状、支化、团簇、交联及其组合形式。所述动态聚合物、动态聚合物的各原料组分均可以是仅有一种拓扑结构，还可以是两种或两种以上拓扑结构。在本专利技术中，所述动态聚合物可以具有一个、两个或者两个以上的玻璃化转变温度，也可以不具有玻璃化转变温度。其中，本专利技术的一个优选实施方式，所述动态聚合物具有的玻璃化转变温度至少有一个高于100℃，更优选全部高于100℃；本专利技术的另一个优选实施方式，所述动态聚合物具有的玻璃化转变温度至少有一个处于25～100℃之间，更优选全部处于25～100℃之间；本专利技术的另一个优选实施方式，所述动态聚合物具有的玻璃化转变温度至少有一个低于25℃，更优选全部低于25℃，最优选全部低于0℃。在本专利技术中，优选所述动态聚合物具有的玻璃化转变温度至少有一个低于25℃，更优选全部低于25℃。在本专利技术中，所述动态聚合物的各原料组分同样可以具有一个、两个或者两个以上的玻璃化转变温度，也可以不具有玻璃化转变温度。其中，本专利技术的一个优选实施方式，所述动态聚合物的各原料组分具有的玻璃化转变温度至少有一个高于100℃，更优选全部高于100℃；本专利技术的另一个优选实施方式，所述动态聚合物的各原料组分具有的玻璃化转变温度至少有一个处于25～100℃之间，更优选全部处于25～100℃之间；本专利技术的另一个优选实施方式，所述动态聚合物的各原料组分具有的玻璃化转变温度至少有一个低于25℃，更优选全部低于25℃，最优选全部低于低于0℃。在本专利技术中，所述[2+2]环加成动态共价键可以存在于动态聚合物中任意合适的位置上。所述[2+2]环加成动态共价键可以存在于非交联动态聚合物的主链骨架、侧链骨架、支链骨架以及分叉链骨架等链骨架上，也可以存在于非交联动态聚合物的侧基、端基上；还可以存在于交联动态聚合物的交联网络链骨架、侧链骨架、支链骨架以及分叉链骨架等链骨架上，还可以存在于交联动态聚合物的侧基、端基上；此外，还可以存在于动态聚合物组成中的其他成分如小分子化合物、填料等上，但本专利技术不仅限于此；其中，优选存在于非交联动态聚合物的主链骨架、交联动态聚合物的交联网络链骨架上，更优选存在于交联动态聚合物的交联网络链骨架上。在本专利技术中，所述[2+2]环加成动态共价键选自但不仅限于以下结构中的至少一种：其中，D1～D7各自独立地选自碳原子、氧原子、硫原子、氮原子，优选自碳原子、氮原子，并且在D1与D2中、D3与D4中、D5与D6中各至少有一个选自碳原子，其中d1～d7分别表示与D1～D7相连的的数目；当D1～D7各自独立地选自碳原子时，d1～d7＝2；当D1～D7各自独立地选自氧原子、硫原子时，d1～d7＝0；当D1～D7各自独立地选自氮原子时，d1～d7＝1；表示与聚合物链骨架、侧基或者其他任意合适的基团/原子的连接；一个结构中同一个原子上的不同可以连接成环或者不成环，一个结构中不同原子上的也可以连接成环或者不成环，所述环包括但不仅限于脂肪族环、芳香族环、醚环、缩合环及其组合形式。在本专利技术中，所述[2+2]环加成动态共价键在特定条件下可进行可逆解离与重建，体现出良好的动态可逆性，从而赋予动态聚合物良好的吸能效果，并且具有一定的自修复、重复使用等功能。具体地，两个[2+2]环加成反应性官能团在长波长的紫外光照射或可见光照射或加热或微波照射或加压或[2+2]环加成反应催化剂催化条件下进行[2+2]环加成反应，形成[2+2]环加成动态共价键；形成的[2+2]环加成动态共价键在短波长的紫外光照射或相对形成反应加热温度更高的温度或常压条件下发生解离，重新得到两个[2+2]环加成反应性官能团；解离得到的两个[2+2]环加成反应性官能团在长波长的紫外光照射或可见光照射或加热或微波照射或加压或[2+2]环加成反应催化剂催化条件下可再进行[2+2]环加成反应重新形成[2+2]环加成动态共价键。在本专利技术中，所述[2+2]环加成反应性官能团选自但不仅限于以下至少一种：碳碳双键官能团、碳氧双键官能团、碳硫双键官能团、碳氮双键官能团、氮氮双键官能团、碳碳三键官能团、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于动态聚合物的吸能方法，其特征在于，提供一种动态聚合物或其组成，并以其作为吸能材料进行吸能；所述动态聚合物含有至少一种[2+2]环加成动态共价键。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于动态聚合物的吸能方法，其特征在于，提供一种动态聚合物或其组成，并以其作为吸能材料进行吸能；所述动态聚合物含有至少一种[2+2]环加成动态共价键。


2.根据权利要求所属的基于动态聚合物的吸能方法，其特征在于，所述的[2+2]环加成动态共价键，其选自如下结构中的至少一种：



其中，D1～D7各自独立地选自碳原子、氧原子、硫原子、氮原子，优选自碳原子、氮原子，并且在D1与D2中、D3与D4中、D5与D6中各至少有一个选自碳原子，其中d1～d7分别表示与D1～D7相连的的数目；当D1～D7各自独立地选自碳原子时，d1～d7＝2；当D1～D7各自独立地选自氧原子、硫原子时，d1～d7＝0；当D1～D7各自独立地选自氮原子时，d1～d7＝1。


3.根据权利要求1所述的基于动态聚合物的吸能方法，其特征在于，所述动态聚合物结构中还含有超分子氢键作用。


4.根据权利要求1所述的基于动态聚合物的吸能方法，其特征在于，提供一种动态聚合物并以其作为吸能材料进行吸能；其中，所述动态聚合物选自下述结构之一：
所述动态聚合物为非交联结构，其含有[2+2]环加成动态共价键；
所述动态聚合物中仅含有一个动态交联网络，并且此动态交联网络中仅含有[2+2]环加成动态键共价交联；
所述动态聚合物为非交联结构，其同时含有[2+2]环加成动态共价键与超分子氢键；
所述动态聚合物中仅含有一个动态交联网络，并且此动态交联网络中同时含有[2+2]环加成动态共价键交联与氢键交联；其中，[2+2]环加成动态共价键交联的交联度在其凝胶点以下，氢键交联的交联度在其凝胶点以下，并且二者的交联度之和在其凝胶点以上；
所述动态聚合物中仅含有一个动态交联网络，并且此动态交联网络中同时含有[2+2]环加成动态共价键交联与氢键交联；其中，[2+2]环加成动态共价键交联的交联度在其凝胶点以下，氢键交联的交联度在其凝胶点以上；
所述动态聚合物中仅含有一个动态交联网络，并且此动态交联网络中同时含有[2+2]环加成动态共价键交联与氢键交联；其中，[2+2]环加成动态共价键交联的交联度在其凝胶点以上，氢键交联的交联度在其凝胶点以下或以上；
所述动态聚合物中仅含有一个动态交联网络，并且此动态交联网络中仅含有[2+2]环加成动态共价键交联；其中，[2+2]环加成动态共价键交联的交联度在其凝胶点以上；氢键交联的交联度在其凝胶点以下的超分子聚合物分散在此动态交联网络中；
所述动态聚合物中仅含有一个动态交联网络，并且此动态交联网络中仅含有[2+2]环加成动态共价键交联；其中，[2+2]环加成动态共价键交联的交联度在其凝胶点以上；氢键交联的交联度在其凝胶点以上的超分子聚合物以颗粒形式分散在此动态交联网络中；
所述动态聚合物中仅含有一个动态交联网络，并且此动态交联网络中同时含有[2+2]环加成动态共价键交联与氢键交联；其中，[2+2]环加成动态共价键交联的交联度在其凝胶点以上，氢键交联的交联度在其凝胶点以下或以上；氢键交联的交联度在其凝胶点以下的超分子聚合物分散在此动态交联网络中；
所述动态聚合物中仅含有一个动态交联网络，并且此动态交联网络中同时含有[2+2]环加成动态共价键交联与氢键交联；其中，[2+2]环加成动态共价键交联的交联度在其凝胶点以上，氢键交联的交联度在其凝胶点以下或以上；氢键交联的交联度...

【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