一种组合吸能方法及其用途技术

本发明专利技术公开了一种组合吸能方法及其用途，所述组合吸能方法采用含有含硼动态共价键、其他动态共价键以及可选的氢键的组合杂化动态聚合物进行吸能。所述的组合杂化动态聚合物通过引入具有不同动态性的含硼动态共价键、其他动态共价键以及可选的氢键，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。该聚合物材料在受到物理冲击时，具有对冲击能量吸收、耗散、分散等作用。以所述的动态聚合物作为吸能材料进行吸能，具有阻尼、缓冲、抗冲击防护、消声、隔音、减震等作用，其可应用于运动和日常生活的身体防护、军警身体防护、防爆、空降和空投防护、汽车防撞、电子电器产品抗冲击防护等方面。

【技术实现步骤摘要】
一种组合吸能方法及其用途
本专利技术涉及一种组合吸能方法，具体涉及一种基于由含硼动态共价键、其他动态共价键以及可选的氢键所构成的组合杂化动态聚合物的组合吸能方法及其用途。
技术介绍
在日常生活和实际生产过程中，经常需要使用方法或手段来避免或减缓撞击、振动、震动、爆炸、声音等形式所造成的物理冲击带来的影响，其中，应用较为广泛的即是使用一种吸能材料进行能量吸收，从而对物理冲击起到有效的防护作用。用于吸能的材料主要有金属、聚合物、复合材料等。其中，聚合物材料的能量损耗来源主要有以下几种：1、利用聚合物在其玻璃化转变温度附近具有高损耗因子的现象吸能。这种方法由于材料处在玻璃化转变温度附近，材料的力学性能对温度变化敏感，在使用过程中材料的力学性能易随环境温度的变化而剧烈变化，给使用带来困难；2、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过程吸能，在上述各过程中，共价键的断裂与宏观的裂纹、断裂不但无法恢复，还将导致材料的力学性能降低，在一次或少数几次吸能过程后，材料必须及时替换才能维持原有的性能；3、利用形变，特别是聚合物橡胶态或粘弹态的较大形变所带来的分子链段间的内摩擦吸能，这种方法通常需要材料发生较大的形变才能产生显著的效果，而当材料发生能量高损耗的形变后，往往无法恢复到原来的形状，无法继续使用，必须被更换。新型抗冲击与吸能材料是近年来提出的一类新型材料，它的出现对于材料的选择及其性能研究具有重要的实用价值。不同构型的抗冲击吸能材料除了具有优良的力学、承载、抗冲击、吸能特性外，还具有阻尼、减振、吸声降噪、刺激响应等其他功能，从而满足航空航天、精密仪器、汽车工业等高新
对于材料所提出的需求。目前市面上的吸能防护材料主要依靠弹性体泡沫或相对较柔软的可压缩性材料作为能量吸收材料。而当这种材料应用于人体防护或精密仪器防护上主要存在的缺点是减震性能有限，在受到剧烈冲击时，普通的防护材料并不能有效地将冲击能量有效地耗散掉，依然会有很强的冲击力作用在人体或设备上，会导致人体受伤或设备损坏。迫切需要发展一种新的吸能方法，特别是利用引入一种新的能量吸收和损耗机理的聚合物来进行吸能，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，提供了一种基于组合杂化动态聚合物的组合吸能方法及其用途，所述的组合杂化动态聚合物，其含有至少一种含硼动态共价键、至少一种其他动态共价键以及可选的氢键。所述的组合杂化动态聚合物能够表现出良好的动态可逆性，并可通过动态共价键和氢键的可逆断裂来吸收、耗散能量，赋予动态聚合物以良好的抗冲击防护性，还可体现出刺激响应性，从而提供了一种新型的组合吸能方法。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基于组合杂化动态聚合物的吸能方法，其特征在于，提供一种组合杂化动态聚合物，并以其作为吸能材料进行吸能；其中，所述的组合杂化动态聚合物，其含有至少一种含硼动态共价键、至少一种其他动态共价键以及可选的氢键；其中，所述的含硼动态共价键，在其动态结构组成中含有硼原子，其包括但不限于有机硼酐键、无机硼酐键、有机-无机硼酐键、饱和五元环有机硼酸酯键、不饱和五元环有机硼酸酯键、饱和六元环有机硼酸酯键、不饱和六元环有机硼酸酯键、饱和五元环无机硼酸酯键、不饱和五元环无机硼酸酯键、饱和六元环无机硼酸酯键、不饱和六元环无机硼酸酯键、有机硼酸单酯键、无机硼酸单酯键、有机硼酸硅酯键、无机硼酸硅酯键这十五类键；其中，所述的其他动态共价键，在其动态结构组成中不含有硼原子，其包括但不限于动态连硫键、动态双硒键、动态硒氮键、缩醛类动态共价键、基于碳氮双键的动态共价键、基于可逆自由基的动态共价键、结合性可交换型酰基键、基于位阻效应诱导的动态共价键、可逆加成断裂链转移动态共价键、动态硅氧烷键、动态硅醚键、基于烷基三唑鎓的可交换型动态共价键、可发生烯烃交叉易位复分解反应的不饱和碳碳双键、可发生炔烃交叉易位复分解反应的不饱和碳碳叁键、[2+2]环加成动态共价键、[4+2]环加成动态共价键、[4+4]环加成动态共价键、巯基-迈克尔加成动态共价键、胺烯-迈克尔加成动态共价键、基于三唑啉二酮-吲哚的动态共价键、基于双氮杂卡宾的动态共价键、六氢三嗪类动态共价键、动态可交换型三烷基锍键这二十三系列键；其中，所述的含硼动态共价键、其他动态共价键和可选的氢键的存在，是形成或维持聚合物结构的必要条件。根据本专利技术的一个优选实施方式(第一种结构)，所述的组合杂化动态聚合物为非交联结构，其含有至少一种含硼动态共价键和至少一种其他动态共价键。根据本专利技术的一个优选实施方式(第二种结构)，所述的组合杂化动态聚合物为非交联结构，其含有至少一种含硼动态共价键、至少一种其他动态共价键以及氢键。根据本专利技术的一个优选实施方式(第三种结构)，所述的组合杂化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含硼动态共价键和至少一种其他动态共价键交联，且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，含硼动态共价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(第四种结构)，所述的组合杂化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含硼动态共价键、至少一种其他动态共价键以及氢键交联，且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，含硼动态共价键交联的交联度、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(第五种结构)，所述的组合杂化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，其含有至少一种含硼动态共价键交联且其交联度达到凝胶点以上；另外一个交联网络为动态共价交联网络，其含有至少一种其他动态共价键交联且其交联度达到凝胶点以上。根据本专利技术的一个优选实施方式(第六种结构)，所述的组合杂化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，其含有至少一种含硼动态共价键交联且其交联度达到凝胶点以上；另外一个交联网络为动态共价交联网络，其含有至少一种其他动态共价键交联且其交联度达到凝胶点以上；并且在至少一个所述动态共价交联网络中还含有氢键交联。对于该实施方式，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(第七种结构)，所述的组合杂化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含硼动态共价键交联和至少一种其他动态共价键交联且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氢键交联网络，其中氢键交联的交联度在其凝胶点以上。对于该实施方式，含硼动态共价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(第八种结构)，所述的组合杂化动态聚合物含有三个交联网络，其中一个交联网络为动态共价交联网络，其含有至少一种含硼动态共价键交联且其交联度达到凝胶点以上；另外一个交联网络为动态共价交联网络，其含有至少一种其他动态共价键交联且其交联度达到凝胶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合吸能方法，其特征在于，提供一种组合杂化动态聚合物，并以其作为吸能材料进行吸能；其中，所述的组合杂化动态聚合物，其含有至少一种含硼动态共价键、至少一种其他动态共价键以及可选的氢键；其中，所述的含硼动态共价键、其他动态共价键和可选的氢键的存在，是形成或维持聚合物结构的必要条件。/n

【技术特征摘要】
1.一种组合吸能方法，其特征在于，提供一种组合杂化动态聚合物，并以其作为吸能材料进行吸能；其中，所述的组合杂化动态聚合物，其含有至少一种含硼动态共价键、至少一种其他动态共价键以及可选的氢键；其中，所述的含硼动态共价键、其他动态共价键和可选的氢键的存在，是形成或维持聚合物结构的必要条件。


2.根据权利要求1所述的组合吸能方法，其特征在于，所述的含硼动态共价键，其选自有机硼酐键、无机硼酐键、有机-无机硼酐键、饱和五元环有机硼酸酯键、不饱和五元环有机硼酸酯键、饱和六元环有机硼酸酯键、不饱和六元环有机硼酸酯键、饱和五元环无机硼酸酯键、不饱和五元环无机硼酸酯键、饱和六元环无机硼酸酯键、不饱和六元环无机硼酸酯键、有机硼酸单酯键、无机硼酸单酯键、有机硼酸硅酯键、无机硼酸硅酯键。


3.根据权利要求2所述的组合吸能方法，其特征在于，所述的有机硼酐键，其选自如下结构中的至少一种：



其中，硼原子至少与一个碳原子通过硼碳键相连，且至少有一个有机基团通过所述硼碳键连接到硼原子上；
所述的无机硼酐键，其选自如下结构：



其中，Y1、Y2、Y3、Y4各自独立地选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、氧原子、硫原子、氮原子、硼原子、硅原子，并且Y1、Y2至少一个选自氧原子、硫原子、氮原子、硼原子、硅原子，Y3、Y4至少一个选自氧原子、硫原子、氮原子、硼原子、硅原子；其中，a、b、c、d分别表示与Y1、Y2、Y3、Y4相连的连接个数；当Y1、Y2、Y3、Y4各自独立地选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子时，a、b、c、d＝0；当Y1、Y2、Y3、Y4各自独立地选自氧原子、硫原子时，a、b、c、d＝1；当Y1、Y2、Y3、Y4各自独立地选自氮原子、硼原子时，a、b、c、d＝2；当Y1、Y2、Y3、Y4各自独立地选自硅原子时，a、b、c、d＝3；
所述的有机-无机硼酐键，其选自如下结构：



其中，Y1、Y2各自独立地选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、氧原子、硫原子、氮原子、硼原子、硅原子，并且Y1、Y2至少一个选自氧原子、硫原子、氮原子、硼原子、硅原子；其中，a、b分别表示与Y1、Y2相连的连接个数；其中，结构中的硼原子至少与一个碳原子通过硼碳键相连，且至少有一个有机基团通过所述硼碳键连接到硼原子上；当Y1、Y2各自独立地选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子时，a、b＝0；当Y1、Y2各自独立地选自氧原子、硫原子时，a、b＝1；当Y1、Y2各自独立地选自氮原子、硼原子时，a、b＝2；当Y5、Y6各自独立地选自硅原子时，a、b＝3；
所述的饱和五元环有机硼酸酯键，其选自如下结构：



其中，硼原子需与一个碳原子通过硼碳键相连，且至少有一个有机基团通过所述硼碳键连接到硼原子上；
所述的不饱和五元环有机硼酸酯键，其选自如下结构：



其中，硼原子需与一个碳原子通过硼碳键相连，且至少有一个有机基团通过所述硼碳键连接到硼原子上；表示任意元数的芳香族环，且芳香族环上含有两个相邻的碳原子，其位于不饱和五元环有机硼酸酯键中；
所述的饱和六元环有机硼酸酯键，其选自如下结构：



其中，硼原子需与一个碳原子通过硼碳键相连，且至少有一个有机基团通过所述硼碳键连接到硼原子上；
所述的不饱和六元环有机硼酸酯键，其选自如下结构：



其中，硼原子需与一个碳原子通过硼碳键相连，且至少有一个有机基团通过所述硼碳键连接到硼原子上；表示任意元数的芳香族环，且芳香族环上含有两个相邻的碳原子，其位于不饱和六元环有机硼酸酯键中；
所述的饱和五元环无机硼酸酯键，其选自如下结构中的至少一种：



其中，Y1选自氧原子、硫原子、氮原子、硼原子、硅原子；其中，a表示与Y1相连的连接个数；当Y1选自氧原子、硫原子时，a＝1；当Y1选自氮原子、硼原子时，a＝2；当Y1选自硅原子时，a＝3；
所述的不饱和五元环无机硼酸酯键，其选自如下结构中的至少一种：



其中，Y1选自氧原子、硫原子、氮原子、硼原子、硅原子；其中，a表示与Y1相连的连接个数；当Y1选自氧原子、硫原子时，a＝1；当Y1选自氮原子、硼原子时，a＝2；当Y1选自硅原子时，a＝3；表示任意元数的芳香族环，且芳香族环上含有两个相邻的碳原子，其位于不饱和五元环无机硼酸酯键中；
所述的饱和六元环无机硼酸酯键，其选自如下结构中的至少一种：



其中，Y1选自氧原子、硫原子、氮原子、硼原子、硅原子；其中，a表示与Y1相连的连接个数；当Y1选自氧原子、硫原子时，a＝1；当Y1选自氮原子、硼原子时，a＝2；当Y1选自硅原子时，a＝3；
所述的不饱和六元环无机硼酸酯键，其选自如下结构中的至少一种：



其中，Y1选自氧原子、硫原子、氮原子、硼原子、硅原子；其中，a表示与Y1相连的连接个数；当Y1选自氧原子、硫原子时，a＝1；当Y1选自氮原子、硼原子时，a＝2；当Y1选自硅原子时，a＝3；表示任意元数的芳香族环，且芳香族环上含有两个相邻的碳原子，其位于不饱和六元环无机硼酸酯键中；
所述的有机硼酸单酯键，其选自如下结构中的至少一种：



其中，硼原子至少与一个碳原子通过硼碳键相连，且至少有一个有机基团通过所述硼碳键连接到硼原子上；I1选自二价连接基团；I2选自与两个碳原子直接相连的双键、与两个碳原子直接相连的三价碳烯基团、二价非碳原子、含有至少两个骨架原子的连接基；表示任意元数的芳香族环；其中，6、7结构成环后形成的有机硼酸单酯键不为之前所述的饱和五元环有机硼酸酯键、不饱和五元环有机硼酸酯键、饱和六元环有机硼酸酯键和不饱和六元环有机硼酸酯键；
所述的无机硼酸单酯键，其选自如下结构中的至少一种：



其中，Y1～Y13各自独立地选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、氧原子、硫原子、氮原子、硼原子、硅原子，并且Y1、Y2；Y3、Y4；Y5、Y6、Y7、Y8；Y9、Y10、Y11、Y12至少一个选自氧原子、硫原子、氮原子、硼原子、硅原子；Y14选自氧原子、硫原子、氮原子、硼原子、硅原子；I1选自二价连接基团；I2选自与两个碳原子直接相连的双键、与两个碳原子直接相连的三价碳烯基团、二价非碳原子、含有至少两个骨架原子的连接基；其中，a～n分别表示与Y1～Y14相连的连接个数；当Y1～Y13各自独立地选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子时，a～m＝0；当Y1～Y14各自独立地选自氧原子、硫原子时，a～n＝1；当Y1～Y14各自独立地选自氮原子、硼原子时，a～n＝2；当Y1～Y14各自独立地选自硅原子时，a～n＝3；表示任意元数的芳香族环；其中，5、6、7、8结构成环后形成的无机硼酸单酯键不为之前所述的饱和五元环无机硼酸酯键、不饱和五元环无机硼酸酯键、饱和六元环无机硼酸酯键和不饱和六元环无机硼酸酯键；
所述的有机硼酸硅酯键，其选自如下结构中的至少一种：



其中，硼原子至少与一个碳原子通过硼碳键相连，且至少有一个有机基团通过所述硼碳键连接到硼原子上；
所述的无机硼酸硅酯键，其选自如下结构中的至少一种：



其中，Y1、Y2、Y3各自独立地选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、氧原子、硫原子、氮原子、硼原子、硅原子，并且Y1、Y2至少一个选自氧原子、硫原子、氮原子、硼原子、硅原子；其中，a、b、c分别表示与Y1、Y2、Y3相连的连接个数；当Y1、Y2、Y3各自独立地选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子时，a、b、c＝0；当Y1、Y2、Y3选自氧原子、硫原子时，a、b、c＝1；当Y1、Y2、Y3选自氮原子、硼原子时，a、b、c＝2；当Y1、Y2、Y3各自独立地选自硅原子时，a、b、c＝3。


4.根据权利要求1所述的组合吸能方法，其特征在于，所述的其他动态共价键，其选自动态连硫键、动态双硒键、动态硒氮键、缩醛类动态共价键、基于碳氮双键的动态共价键、基于可逆自由基的动态共价键、结合性可交换型酰基键、基于位阻效应诱导的动态共价键、可逆加成断裂链转移动态共价键、动态硅氧烷键、动态硅醚键、基于烷基三唑鎓的可交换型动态共价键、可发生烯烃交叉易位复分解反应的不饱和碳碳双键、可发生炔烃交叉易位复分解反应的不饱和碳碳叁键、[2+2]环加成动态共价键、[4+2]环加成动态共价键、[4+4]环加成动态共价键、巯基-迈克尔加成动态共价键、胺烯-迈克尔加成动态共价键、基于三唑啉二酮-吲哚的动态共价键、基于双氮杂卡宾的动态共价键、六氢三嗪类动态共价键、动态可交换型三烷基锍键。


5.根据权利要求4所述的组合吸能方法，其特征在于，所述的动态连硫键，其选自如下结构：



其中，x为S原子的个数，x≥2；
所述的动态双硒键，其选自如下结构：



所述的动态硒氮键，其选自如下结构：



其中，X选自卤素离子；
所述的缩醛类动态共价键，其选自如下结构中的至少一种：



其中，X1、X2、X3、X4各自独立地选自氧原子、硫原子、氮原子；R1、R2各自独立地选自氢原子、杂原子基团、小分子烃基、聚合物链残基；R3、R4各自独立地选自单键、杂原子连接基、二价或多价小分子烃基、二价或多价聚合物链残基；
所述的基于碳氮双键的动态共价键，其选自如下结构中的至少一种：



其中，R1为二价或多价小分子烃基；
所述的基于可逆自由基的动态共价键，其选自如下结构中的至少一种：



其中，X1、X2为与氮原子直接相连的具有位阻效应的二价或多价基团，其各自独立地选自二价或多价C3-20烷基、二价或多价环C3-20烷基、苯基、苄基、芳烃基、羰基、砜基、磷酸基及以上基团的不饱和形式、被取代形式、被杂化形式及其组合；R’为与碳原子直接相连的基团，其各自独立地选自氢原子、C3-20烷基、环C3-20烷基、苯基、苄基、芳烃基及以上基团的不饱和形式、被取代形式、被杂化形式及其组合；其中，W各自独立地选自氧原子、硫原子；W1各自独立地选自醚基、硫醚基、仲胺基及其取代基；W2各自独立地选自醚基、硫醚基、仲胺基及其取代基、羰基、硫代羰基、二价甲基及其取代基；W3各自独立地选自醚基、硫醚基；W4各自独立地选自直接键、醚基、硫醚基、仲胺基及其取代基、羰基、硫代羰基、二价甲基及其取代基；不同位置的W、W1、W2、W3、W4的结构相同，或不相同；其中，R1各自独立地选自氢原子、卤素原子、杂原子基团、小分子烃基、聚合物链残基，不同位置的R1相同，或不相同；其中，R2各自独立地选自氢原子、氰基、羟基、苯基、苯氧基、C1-10烷基、C1-10烷氧基、C1-10烷氧基酰基、C1-10烷基酰氧基、三甲基硅氧基、三乙基硅氧基；其中，L’为二价连接基，其选自单键、杂原子连接基、二价小分子烃基，不同位置的L’相同，或不相同；其中，V、V’各自独立选自碳原子、氮原子，不同位置的V、V’相同，或不相同，当V、V’选自氮原子时，与V、V’相连的不存在；其中，表示的环状基团结构为芳香族环或杂化芳香族环，其环状基团结构的成环原子各自独立地选自碳原子、氮原子或者其他杂原子；
所述的结合性可交换型酰基键，其选自如下结构中的至少一种：



其中，X1、X2选自碳原子、氧原子、硫原子、氮原子和硅原子；Y选自氧原子、硫原子和仲胺基；Z1、Z2选自氧原子、硫原子；R5选自氢原子、杂原子基团、小分子烃基、聚合物链残基；其中，当X1、X2为氧原子或硫原子时，R1、R2、R3、R4不存在；当X1、X2为氮原子时，R1、R3存在，R2、R4不存在，且R1、R3各自独立地选自氢原子、杂原子基团、小分子烃基、聚合物链残基；当X1、X2为碳原子、硅原子时，R1、R2、R3、R4存在，且各自独立地选自氢原子、杂原子基团、小分子烃基、聚合物链残基；
所述的基于位阻效应诱导的动态共价键，其选自如下结构中的至少一种：



其中，X1、X2选自碳原子、硅原子和氮原子；Z1、Z2选自氧原子和硫原子；当X1、X2为氮原子时，R1、R3存在，R2、R4不存在，且R1、R3各自独...

【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