一种具有杂化交联网络的动态聚合物制造技术

本发明专利技术公开了一种具有杂化交联网络的动态聚合物，其中包含至少一个网络结构；其中包含动态共价交联和超分子氢键交联；其中至少一个网络包含动态共价交联，且其中动态共价交联在至少一个网络中达到共价交联的凝胶点以上；其中动态共价交联网络骨架链上包含动态二硫键、多硫键中至少一种；所述超分子氢键交联通过聚合物链侧基和/或侧链上的侧氢键基团实现以及可选的共价交联聚合物链骨架上的氢键基团实现。本发明专利技术融合动态共价交联及超分子氢键交联；超分子氢键赋予聚合物材料优异的自修复性、可回收性、刺激响应性等，动态共价键赋予材料优异机械强度和结构稳定性；该动态聚合物可用于制作可循环使用、刺激响应性、自修复、仿生材料等。

【技术实现步骤摘要】
一种具有杂化交联网络的动态聚合物
本专利技术涉及智能聚合物领域，具体涉及一种具有杂化交联网络的动态聚合物。
技术介绍
众所周知，传统热固性聚合物由于其具有三维交联网络结构而具有优异的热机械性能及热氧稳定性等突出性能，同时由于结构固定和不溶不熔，这限制了其在可回收性、再加工性及柔韧性等方面的不足。随着化石燃料的枯竭和人们对材料性能要求的提高，发展可循环使用且具有良好的热机械性能的智能材料是未来发展的一个重要方向。超分子氢键是一种非共价的相互作用，由于其具有动态可逆性，可赋予聚合物材料许多优异的性能，如自修复、刺激响应性及增韧等智能性，因此近年来超分子氢键应用于智能材料的研发十分热门。然而，超分子氢键是一种弱的相互作用，一方面单纯超分子氢键的动态性不足，另一方面达到自修复的同时常常需要较好的流动性，这使得难以兼顾自修复及高的机械性能。动态共价键是一种具有动态可逆性的共价键，其可以赋予聚合物材料结构稳定性及优异的热机械性能，同时具有在一定条件下的可回收、再加工及自修复性等智能性，但是由于其是共价键，动态性相对较弱。如果能同时结合超分子氢键和动态共价键，可以达到优势互补，动态共价键赋予聚合物材料优异的稳定性、热机械性能和一定的动态性，超分子氢键相互作用一方面可以对共价作用进行补充，另一方面用于提供基于其动态性的特异性能，赋予更加优异的动态性。
技术实现思路
本专利技术针对上述背景，提供了一种具有杂化交联网络的动态聚合物，其特征在于：其中包含至少一种动态共价交联和至少一种超分子氢键交联；其中动态共价键为动态双硫、多硫键中的至少一种。本专利技术所述的一种基于动态共价键交联和超分子氢键交联的杂化交联网络动态聚合物在“一般情况”(常温常压、没有特殊处理如光照、加入特定试剂等)下具有良好的结构稳定性，在某些特定条件下(如温度控制(包括常温)、加入特定试剂(氧化还原试剂、催化剂等)、光照、超声、辐射、微波及等离子体等)表现出良好的动态可逆性，具有优异的自修复及循环利用可回收性，同时由于超分子氢键交联的存在使得具有优异的韧性，能够广泛用于可循环使用、刺激响应性、自修复、仿生材料等。本专利技术通过如下技术方案予以实现：本专利技术涉及的一种具有杂化交联网络的动态聚合物，其特征在于：其中包含至少一个网络结构；其中包含动态共价交联和超分子氢键交联；其中至少一个网络包含动态共价交联，且其中动态共价交联在至少一个网络中达到共价交联的凝胶点以上；其中动态共价交联网络骨架链上包含动态二硫键、多硫键中至少一种，所述动态二硫键和/或多硫键作为动态聚合物的聚合链接点或者交联链接点或者同时作为聚合链接点和交联链接点而存在，是形成/维持动态聚合物共价交联结构的必要条件；所述超分子氢键交联通过聚合物链侧基和/或侧链上的侧氢键基团实现以及可选的共价交联聚合物链骨架上的氢键基团实现。本专利技术实施方式中，所述的二硫键或多硫键具有如下结构通式：|-R1-Sx-R2-|,(1)其中，指的是聚合物链、交联链接或者其他任意合适的基团的连接；R1、R2为与Sx直接相连的二价连接基团或除S原子以外的二价连接原子；其中x≥2，且x为大于等于2的某个特定值或为多个大于等于2的组合；本专利技术的实施方式中，所述聚合物链侧基和/或侧链上的侧氢键基团(侧氢键基团)是形成不超过三齿的氢键的基团，其含有下述通式(2)所示的结构，其中，X为氧原子或硫原子，A可选自氧原子、硫原子、硅原子、碳原子、氮原子；当A为O或S时，R3不存在；当A为C、Si或N时，R3和R4可各自存在；在本专利技术的实施方式中，杂化交联网络的侧基和/或侧链上还选择性地含有前述的氢键基团以外的其他可以形成不超过三齿氢键的氢键基团，包括但不仅限于羟基、巯基、氨基、羧基、酰胺基、咪唑烷酮基、咪唑基及其衍生物基。在本专利技术中，此类其他氢键基团的含量优选低于氢键基团总含量的50mol％，更优选低于20mol％，进一步优选低于5mol％。在本专利技术的一个实施方式中，所述杂化交联网络的动态聚合物只有一个网络(第一种网络结构)，其特征在于，网络中含有动态共价交联且动态共价交联达到共价交联凝胶点以上；其中所述动态共价交联网络骨架链上含有动态双硫和/或多硫键，其是形成/维持动态聚合物共价交联结构的必要条件；链骨架的侧基和/或侧链上存在侧氢键基团；其中所述侧基和/或侧链上带有的侧氢键基团形成不超过三齿的氢键，并且所述侧基和/或侧链的同一级结构方向上不带有两个或以上串联的所述氢键基团。所述动态聚合物由达到凝胶点以上的动态共价交联来维持平衡结构和其中的动态双硫键和/或多硫键提供共价动态性，通过侧氢键基团之间的氢键作用提供进一步的超分子氢键交联和补充额外的动态性。在本专利技术的另一个实施方式中，所述杂化交联网络的动态聚合物由两个网络构成(第二种网络结构)，其特征在于，第1网络中含有动态共价交联且动态共价交联达到共价交联凝胶点以上；其中所述动态共价交联网络骨架链上含有动态双硫和/或多硫键，其是形成/维持动态聚合物共价交联结构的必要条件；链骨架的侧基和/或侧链上不存在侧氢键基团；第2网络中不含共价交联，但聚合物链的侧基和/或侧链上存在侧氢键基团；其中所述侧基和/或侧链上带有的侧氢键基团形成不超过三齿的氢键，并且所述侧基和/或侧链的同一级结构方向上不带有两个或以上串联的所述氢键基团。该网络结构中，通过第1网络中达到凝胶点以上的动态共价交联来维持平衡结构和其中的动态双硫键和/或多硫键提供共价动态性，通过第2网络侧氢键基团之间的氢键作用提供更进一步的超分子氢键交联和补充额外的动态性。在本专利技术的另一个实施方式中，所述杂化交联网络的动态聚合物由两个网络构成(第三种网络结构)，其特征在于，第1网络中含有动态共价交联且动态共价交联达到共价交联凝胶点以上；其中所述动态共价交联网络骨架链上含有动态双硫和/或多硫键，其是形成/维持动态聚合物共价交联结构的必要条件；链骨架的侧基和/或侧链上不存在侧氢键基团；第2网络为所述的第一种网络；其中所述侧基和/或侧链上带有的侧氢键基团形成不超过三齿的氢键，并且所述侧基和/或侧链的同一级结构方向上不带有两个或以上串联的所述氢键基团。该网络结构中，通过第1网络和第2网络中达到凝胶点以上的动态共价交联来维持平衡结构和其中的动态双硫键和/或多硫键提供共价动态性，通过第2网络侧氢键基团之间的氢键作用提供更进一步的超分子氢键交联和补充额外的动态性。在本专利技术的另一个实施方式中，所述杂化交联网络的动态聚合物由两个网络构成(第四种网络结构)，其特征在于，第1网络为所述的第一种网络；第2网络中不含共价交联，但聚合物链的侧基和/或侧链上存在侧氢键基团；其中所述侧基和/或侧链上带有的侧氢键基团形成不超过三齿的氢键，并且所述侧基和/或侧链的同一级结构方向上不带有两个或以上串联的所述氢键基团。该网络结构中，通过第1网络中达到凝胶点以上的动态共价交联来维持平衡结构和其中的动态双硫键和/或多硫键提供共价动态性，通过第1网络和第2网络侧氢键基团之间的氢键作用提供更进一步的超分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有杂化交联网络的动态聚合物，其特征在于，其中包含至少一个网络结构；其中包含动态共价交联和超分子氢键交联；其中至少一个网络包含动态共价交联，且其中动态共价交联在至少一个网络中达到共价交联的凝胶点以上；其中动态共价交联网络骨架链上包含动态二硫键、多硫键中至少一种，所述动态二硫键和/或多硫键作为动态聚合物的聚合链接点或者交联链接点或者同时作为聚合链接点和交联链接点而存在，是形成/维持动态聚合物共价交联结构的必要条件；所述超分子氢键交联通过聚合物链侧基和/或侧链上的侧氢键基团实现以及可选的共价交联聚合物链骨架上的氢键基团实现。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有杂化交联网络的动态聚合物，其特征在于，其中包含至少一个网络结构；其中包含动态共价交联和超分子氢键交联；其中至少一个网络包含动态共价交联，且其中动态共价交联在至少一个网络中达到共价交联的凝胶点以上；其中动态共价交联网络骨架链上包含动态二硫键、多硫键中至少一种，所述动态二硫键和/或多硫键作为动态聚合物的聚合链接点或者交联链接点或者同时作为聚合链接点和交联链接点而存在，是形成/维持动态聚合物共价交联结构的必要条件；所述超分子氢键交联通过聚合物链侧基和/或侧链上的侧氢键基团实现以及可选的共价交联聚合物链骨架上的氢键基团实现。


2.根据权利要求1所述的具有杂化交联网络的动态聚合物，其特征在于，所述侧基和/或侧链上带有的氢键基团形成不超过三齿的氢键，并且所述侧基和/或侧链的同一级结构方向上不能带有两个或以上串联的所述氢键基团。


3.根据权利要求1所述的具有杂化交联网络的动态聚合物，其特征在于，所述的动态二硫键或多硫键具有如下结构通式：



其中，指的是聚合物链、交联链接或者其他任意合适的基团的连接；x为大于等于2的整数；R1、R2为与Sx直接相连的二价连接基团或除S原子以外的二价连接原子。


4.根据权利要求1所述的具有杂化交联网络的动态聚合物，其特征在于，所述动态聚合物侧基和/或侧链上的侧氢键基团含有以下结构成分中的至少一种：



其中，X为氧原子或硫原子，A选自氧原子、硫原子、硅原子、碳原子、氮原子；当A为O或S时，R3不存在；当A为C、Si或N时，R3和R4各自存在；R3和R4存在时，各自独立地选自氢原子、取代原子或取代基；L1和L2均为二价连接基团，G为末端封端基团或链段。


5.根据权利要求1所述的具有杂化交联网络的动态聚合物，其特征在于，所述杂化交联网络的动态聚合物只有一个网络，网络中含有动态共价交联且动态共价交联达到共价交联凝胶点以上；其中所述动态共价交联网络骨架链上含有动态双硫和/或多硫键，其是形成/维持动态聚合物共价交联结构的必要条件；链骨架的侧基和/或侧链上存在侧氢键基团；其中所述侧基和/或侧链上带有的侧氢键基团形成不超过三齿的氢键，并且所述侧基和/或侧链的同一级结构方向上不带有两个或以上串联的所述氢键基团。


6.根据权利要求1所述的具有杂化交联网络的动态聚合物，其特征在于，所述杂化交联网络的动态聚合物由两个网络构成，第1网络中含有动态共价交联且动态共价交联达到共价交联凝胶点以上；其中所述动态共价交联网络骨架链上含有动态双硫和/或多硫键，其是形成/维持动态聚合物共价交联结构的必要条件；链骨架的侧基和/或侧链上不存在侧氢键基团；第2网络中不含共价键交联，但聚合物链的侧基和/或侧链上存在侧氢键基团；其中所述侧基和/或侧链上带有的侧氢键基团形成不超过三齿的氢键，并且所述侧基和/或侧链的同一级结构方向上不带有两个或以上串联的所述氢键基团。


7.根据权利要求1所述的具有杂化交联网络的动态聚合物，其特征在于，所述杂化交联网络的动态聚合物由两个网络构成，第1网络中含有动态共价交联且动态共价交联达到共价交联凝胶点以上；其中所述动态共价交联网络骨架链上含有动态双硫和/或多硫键，其是形成/维持动态聚合物共价交联结构的必要条件；链骨架的侧基和/或侧链上不存在侧氢键基团；第2网络中含有动态共价交联且动态共价交联达到共价交联凝胶点以上；其中所述动态共价交联网络骨架链上含有动态双硫和/或多硫键，其是形成/维持动态聚合物共价交联结构的必要条件；链骨架的侧基和/或侧链上存在侧氢键基团；其中所述侧基和/或侧链上带有的侧氢键基团...

【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