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，其特征在于，提供一种动态聚合物作为吸能材料进行吸能；所述动态聚合物含有至少一种[4+2]环加成动态共价键与可选的超分子氢键。利用动态共价特性与可选的超分子动态特性，可制备出调控范围广、结构丰富和性能多样的动态聚合物材料，在应用时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以及工作的身体防护、军警身体防护、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[4+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，常用于吸能应用的材料主要有金属、聚合物、复合材料等。其中，利用聚合物作为吸能材料进行吸能的原理主要有：(1)通过聚合物形变实现吸能，此种方式通常需要聚合物材料发生较大形变才能产生明显的吸能效果，但当聚合物材料发生能量高损耗的形变后，往往无法恢复至原来的形状继续使用，须及时更换才能继续吸能；(2)通过聚合物在其玻璃化转变温度附近时具有高损耗因子的这一特性实现吸能，但当聚合物材料处在玻璃化转变温度附近时，其自身的机械性能易随环境温度的变化而剧烈变化，在实际应用中产生诸多不便；(3)通过聚合物中共价键等化学键的断裂以及聚合物内部产生裂纹甚至聚合物整体的断裂等形式进行吸能，此种吸能方式产生的共价键的断裂以及宏观的裂纹、断裂通常无法恢复，并且聚合物材料的机械性能下降，无法实现多次吸能甚至无法继续使用。因此，需要发展一种新型的吸能方法，尤其是以一种利用新型吸能机理的聚合物作为吸能材料进行吸能，实现优异的吸能效果及重复吸能功能，同时避免材料机械性能的下降以及因吸能导致的材料失效等问题，以解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
本专利技术针对上述背景，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[4+2]环加成动态共价键与可选的超分子氢键。相比传统聚合物吸能材料，所述动态聚合物具有一定结构稳定性的同时，还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[4+2]环加成动态共价键与可选的超分子氢键。在本专利技术中，所述[4+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[4+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。具体地，所述[4+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[4+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～D12各自独立地选自碳原子、氧原子、硫原子、氮原子，并且在D1与D2中、D7与D8中、D9与D10中、D11与D12中各至少有一个选自碳原子，在D3与D4中、D5与D6中各有一个选自碳原子，其中d1～d12分别表示与D1～D12相连的的数目；当D1～D12各自独立地选自碳原子时，d1～d12＝2；当d1～d12各自独立地选自氧原子、硫原子时，d1～d12＝0；当D1～D12各自独立地选自氮原子时，d1～d12＝1；E1～E8各自独立地选自氧原子、氮原子，并且在E1与E2中、E3与E4中、E5与E6中、E7与E8中各至少有一个选自氮原子，其中e1～e8分别表示与E1～E8相连的的数目；当E1～E8各自独立地选自氧原子时，e1～e8＝0；当E1～E8各自独立地选自氮原子时，e1～e8＝1；G1、G2、G3各自独立地选自氧原子、硫原子、小分子烃基，优选自氧原子、硫原子、亚甲基、氢原子被取代的亚甲基、1,2-亚乙基、氢原子被取代的1,2-亚乙基，其中R1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J1～J9各自独立地为芳香族环或者被杂化的芳香族环，其成环原子各自独立地选自碳原子、氮原子或者其他杂原子，各个成环原子上的氢原子可以被取代或者不被取代，其中当成环原子选自氮原子时，氮原子可以带有正电荷；环状结构J1～J9各自独立地优选自6～50元环，更优选自6-12元环，具体地，环状结构J1～J9各自独立地优选为苯环、萘环、蒽环、氮杂苯环、氮杂萘环、氮杂蒽环及其以上基团的被取代形式；j1～j9分别表示与环状结构J1～J9的成环原子相连的的数目；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；在一个结构中，同一个原子上的不同可以连接成环或者不成环，不同原子上的可以连接成环或者不成环，所述环包括但不本文档来自技高网...

【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[4+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[4+2]环加成动态共价键。


2.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，所述的[4+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～D12各自独立地选自碳原子、氧原子、硫原子、氮原子，并且在D1与D2中、D7与D8中、D9与D10中、D11与D12中各至少有一个选自碳原子，在D3与D4中、D5与D6中各有一个选自碳原子，其中d1～d12分别表示与D1～D12相连的的数目；当D1～D12各自独立地选自碳原子时，d1～d12＝2；当d1～d12各自独立地选自氧原子、硫原子时，d1～d12＝0；当D1～D12各自独立地选自氮原子时，d1～d12＝1；E1～E8各自独立地选自氧原子、氮原子，并且在E1与E2中、E3与E4中、E5与E6中、E7与E8中各至少有一个选自氮原子，其中e1～e8分别表示与E1～E8相连的的数目；当E1～E8各自独立地选自氧原子时，e1～e8＝0；当E1～E8各自独立地选自氮原子时，e1～e8＝1；G1、G2、G3各自独立地选自氧原子、硫原子、小分子烃基，优选自氧原子、硫原子、亚甲基、氢原子被取代的亚甲基、1,2-亚乙基、氢原子被取代的1,2-亚乙基，其中R1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J1～J9各自独立地为芳香族环或者被杂化的芳香族环，其成环原子各自独立地选自碳原子、氮原子或者其他杂原子，各个成环原子上的氢原子可以被取代或者不被取代，其中当成环原子选自氮原子时，氮原子可以带有正电荷；j1～j9分别表示与环状结构J1～J9的成环原子相连的的数目。


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、3中任一项所述的基于动态聚合物的吸能方法，其特征在于，其中，所述的动态聚合物选自如下结构中的一种：
所述动态聚合物为非交联结构，其含有[4+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[4+2]环加成动态共价键交联；
所述动态聚合物为非交联结构，其同时含有[4+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[4+2]环加成动态共价键交联与氢键交联；其中，[4+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[4+2]环加成动态共价键交联与氢键交联；其中，[4+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[4+2]环加成动态共价键交联与氢键交联；其中，[4+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[4+2]环加成动态共价键交联；其中，[4+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[4+2]环加成动态共价键交联；其中，[4+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[4+2]环加成动态共价键交联...

【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