一种具有多共价交联网络的力致响应性聚合物制造技术

本发明专利技术公开了一种具有多共价交联网络的力致响应性聚合物，其含有至少两个共价交联网络，且至少一个交联网络中含有一种罗丹明型力敏团，在机械力作用下，力敏团发生开环异构转变，实现力致响应。多共价交联网络结构可为聚合物提供良好的结构稳定性与力学性能；基于力敏团的力致响应性，可实现对聚合物受力、形变、结构损伤和失效过程提供检测、监控、警示作用。所述力致响应性聚合物可广泛应用于应力感应材料、韧性材料、玩具材料、功能涂层材料、智能传感器等、粘结材料、密封材料等。

【技术实现步骤摘要】
一种具有多共价交联网络的力致响应性聚合物
本专利技术涉及一种力致响应性聚合物及其实现力致响应的方法，具体涉及一种具有多共价交联网络结构与含有一种罗丹明型力敏团的力致响应性聚合物以及实现所述力致响应性聚合物的力致响应方法。
技术介绍
聚合物的交联是获得良好力学强度和结构稳定性的重要因素，其中交联作用包括物理交联和化学交联。传统交联聚合物材料通常只含有单一交联网络结构，其在一定程度可以提高材料的力学强度，但是对于凝胶类材料，尤其是物理交联凝胶，往往存在力学强度低、耐溶剂性差等问题。为此，许多科研工作者提出了双网络或多网络交联结构，以此来增强聚合物材料的力学强度。其中包括化学交联的双网络结构、物理交联的双网络结构，物理交联与化学交联的双杂网络结构，其中，物理交联的双网络结构由于其自身结合强度相对较低且易受环境因素影响，无法长期为材料提供结构稳定性；在物理交联与化学交联的双杂网络结构中的含有的化学交联结构失效后，其力学强度急剧下降；化学交联的双网络结构，虽然能够为聚合物材料提供良好的力学强度和结构稳定性，但由于化学交联结构的键合强度基本在同一水平，对机械力不具有特异性响应，材料在受力过程中，只有当力达到化学连接结构的断裂阈值并且产生了微裂纹/裂纹后，才能被观察和检测，无法对材料的损伤和失效过程提供警示作用。目前，许多研究团队致力于开发出具有机械力响应的聚合物，但是绝大多数力致响应性聚合物发生力致响应所需的应力/应变较高，甚至要在材料失效后才能发生力致响应过程。此外，现有的绝大多数力响应性聚合物虽然能够对受力、形变、损伤进行一定程度的预警，但是往往因为聚合物在力致响应过程中会引起聚合物链断裂和交联度下降，造成力学强度下降，甚至材料解体，无法提供足够的时间对应力过载和损伤进行处理。这些力致响应性聚合物的力致响应过程在材料实际应用中无法真正发挥有效的应力监控和警示作用，对于提升材料使用安全性的实际意义不大。因此亟待开发一种兼具力学性能优良且稳定、力敏感性可调、力致响应效果显著的力致响应性聚合物，通过其力致响应性对其受力、形变、结构损伤和失效过程提供有效的检测、监控和警示作用，以提高材料使用安全性。
技术实现思路
本专利技术针对上述背景，提供一种具有多共价交联网络的力致响应性聚合物及其实现力致响应的方法，所述的力致响应性聚合物具有多共价交联网络结构，可为聚合物提供良好的结构稳定性与力学性能，该网络结构有利于传导机械力，可提高力致响应的敏感性，由此获得力致敏感性大范围可调的力致响应聚合物。所述力致响应性聚合物中含有一种罗丹明型力敏团，其在机械力作用下发生开环异构转变，实现力致响应，获得力致响应性能/效果，对聚合物受力、形变、结构损伤和失效过程提供检测、监控和警示作用。基于所述力敏团的非断链的力致响应特点，能够在其力致响应过程中很好地维持交联结构的稳定性，有效避免聚合物因力致响应而导致的交联度和力学强度下降，在真正意义上做到对受力、形变、应力损伤和失效的检测、监控和警示作用。本专利技术中的力致响应性聚合物可应用于应力感应材料、韧性材料、玩具材料、功能涂层材料、智能传感器、粘结材料、密封材料。本专利技术通过如下技术方案予以实现：一种具有多共价交联网络的力致响应性聚合物，其特征在于，其中含有至少两个共价交联网络，且其中含有一种罗丹明型力敏团；其中至少一个共价交联网络中含有所述的一种罗丹明型力敏团；在机械力作用下，其中的力敏团发生开环异构转变，实现力致响应。一种实现力致响应的方法，其特征在于，提供一种具有多共价交联网络的力致响应性聚合物，并通过机械力作用于所述聚合物实现其力致响应；所述的力致响应性聚合物，其中含有至少两个共价交联网络，且其中含有一种罗丹明型力敏团；其中至少一个共价交联网络中含有所述的一种罗丹明型力敏团；在机械力作用下，其中的力敏团发生开环异构转变，实现力致响应。本专利技术中所述的罗丹明型力敏团选自含有以下基元结构：所述的罗丹明型力敏团优选自含有以下基元结构，但本专利技术不仅限于此：其中，A1选自优选自其中，*标注的为与式中其他结构相连接的位点，如无特别注明，下文中出现的*为同样的含义，不再重复说明；其中，A2选自其中，E1各自独立选自以下两种结构中的一种：其中，各自独立为芳香族环结构，n为与构成芳香族环的原子相连的氢原子、取代原子、取代基、取代聚合物链的个数总数，其为0、1或大于1的整数；其中，E2为任意合适的氢原子、取代原子、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链，优选为E1；同一结构中，E1和E2相同或不同；其中，为脂肪族环结构，n为与构成脂肪族环的原子相连的氢原子、取代原子、取代基、取代聚合物链的个数总数，其为0、1或大于1的整数；其中，为芳香族环结构，R各自独立为任意合适的氢原子、取代原子、取代基、不参与力活化的取代聚合物链；n为R个数的总数，其为0、1或大于1的整数；其中，与任意合适的氢原子、取代原子、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。在本专利技术中，力致响应性聚合物具有多共价交联网络指的是，所述力致响应性聚合物中含有至少两个共价交联的聚合物网络，且各个交联网络的共价交联度都在凝胶点以上。不同网络的交联度可以相同也可以不相同。当交联度不同时，交联度最高的网络为第一网络，以此类推。在本专利技术的一个优选实施方式中(第一种网络结构)，所述的力致响应性聚合物含有两个共价交联网络，其中第一网络的交联度高于第二网络；其中第一网络中仅含力敏团共价交联，第二网络中仅含普通共价交联且不含力敏团。在本专利技术的另一个优选实施方式中(第二种网络结构)，所述的力致响应性聚合物含有两个共价交联网络，其中第一网络的交联度高于第二网络；其中第一网络中仅含普通共价交联且不含力敏团，第二网络中仅含力敏团共价交联。在本专利技术的另一个优选实施方式中(第三种网络结构)，所述的力致响应性聚合物含有两个共价交联网络，其中第一网络的交联度高于第二网络；其中第一网络中共价交联度在凝胶点以上，其中同时含有力敏团共价交联和普通共价交联；第二网络中仅含普通共价交联且不含力敏团。在本专利技术的另一个优选实施方式中(第四种网络结构)，所述的力致响应性聚合物含有两个共价交联网络，其中第一网络的交联度高于第二网络；其中第一网络中仅含普通共价交联且不含力敏团；第二网络中共价交联度在凝胶点以上，其中同时含有力敏团共价交联和普通共价交联。在本专利技术的另一个优选实施方式中(第五种网络结构)，所述的力致响应性聚合物含有两个共价交联网络，其中第一网络的交联度高于第二网络；其中第一网络中仅含力敏团共价交联；第二网络中共价交联度在凝胶点以上，其中同时含有力敏团共价交联和普通共价交联。在本专利技术的另一个优选实施方式中(第六种网络结构)，所述的力致响应性聚合物含有两个共价交联网络，两个网络中均仅含力敏团共价交联，两个网络中的力敏团共价交联的交联度均在凝胶点以上。在本专利技术的另一个优选实施方式中(第七种网络结构)，所述的力致响应性聚合物含有两个共价交本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有多共价交联网络的力致响应性聚合物，其特征在于，其中含有至少两个共价交联网络，且其中含有一种罗丹明型力敏团；其中至少一个共价交联网络中含有所述的一种罗丹明型力敏团；在机械力作用下，其中的力敏团发生开环异构转变，实现力致响应；其中所述罗丹明型力敏团选自含有以下基元结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种具有多共价交联网络的力致响应性聚合物，其特征在于，其中含有至少两个共价交联网络，且其中含有一种罗丹明型力敏团；其中至少一个共价交联网络中含有所述的一种罗丹明型力敏团；在机械力作用下，其中的力敏团发生开环异构转变，实现力致响应；其中所述罗丹明型力敏团选自含有以下基元结构：



其中，A1选自其中，*标注的为与式中其他结构相连接的位点；
其中，A2选自*-*、
其中，E1各自独立选自以下两种结构中的一种：其中，各自独立为芳香族环结构，n为与构成芳香族环的原子相连的氢原子、取代原子、取代基、取代聚合物链的个数总数，其为0、1或大于1的整数；
其中，E2为氢原子、取代原子、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链；同一结构中，E1和E2相同或不同；
其中，为脂肪族环结构，n为与构成脂肪族环的原子相连的氢原子、取代原子、取代基、取代聚合物链的个数总数，其为0、1或大于1的整数；
其中，为芳香族环结构，R各自独立为氢原子、取代原子、取代基、不参与力活化的取代聚合物链；
n为R个数的总数，其为0、1或大于1的整数；
其中，与氢原子、取代原子、取代基以及参与或不参与力活化的取代聚合物链相连。


2.根据权利要求1所述的一种具有多共价交联网络的力致响应性聚合物，其特征在于，所述的力致响应性聚合物具有以下结构中的一种：
所述的力致响应性聚合物含有两个共价交联网络，其中第一网络的交联度高于第二网络；其中第一网络中仅含力敏团共价交联，第二网络中仅含普通共价交联且不含力敏团；
所述的力致响应性聚合物含有两个共价交联网络，其中第一网络的交联度高于第二网络；其中第一网络中仅含普通共价交联且不含力敏团，第二网络中仅含力敏团共价交联；
所述的力致响应性聚合物含有两个共价交联网络，其中第一网络的交联度高于第二网络；其中第一网络中共价交联度在凝胶点以上，其中同时含有力敏团共价交联和普通共价交联；第二网络中仅含普通共价交联且不含力敏团；
所述的力致响应性聚合物含有两个共价交联网络，其中第一网络的交联度高于第二网络；其中第一网络中仅含普通共价交联且不含力敏团；第二网络中共价交联度在凝胶点以上，其中同时含有力敏团共价交联和普通共价交联；
所述的力致响应性聚合物含有两个共价交联网络，其中第一网络的交联度高于第二网络；其中第一网络中仅含力敏团共价交联；第二网络中共价交联度在凝胶点以上，其中同时含有力敏团共价交联和普通共价交联；
所述的力致响应性聚合物含有两个共价交联网络，两个网络中均仅含力敏团共价交联，两个网络中的...

【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