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，所述吸能方法采用动态聚合物进行吸能。所述的动态聚合物中含有可逆自由基型动态共价键与可选的氢键作用。基于所述动态共价键的动态共价性以及氢键作用的超分子动态性，可为聚合物提供良好的吸能作用，获得阻尼、减震、隔音、消音、抗冲击等吸能功能。此外，基于所述动态共价键与氢键的动态性还能在所述吸能材料出现结构损伤时提供自修复性能，为防护对象提供更有效的吸能防护效果，也容易获得可循环使用的吸能材料。本发明专利技术中的吸能材料可应用于日常生活、运动、工作的身体防护、军警身体防护、电子产品抗冲击防护、防爆、空降和空投防护、汽车防撞、消音降噪等方面。

【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，具体涉及一种基于动态聚合物的吸能方法。
技术介绍
在日常生活、运动、休闲娱乐、军事、警务、安保、医护、生产等活动中，人体、动物体和物品等经常受到撞击、振动、震动、爆炸、声音等物理冲击的严重影响。为了缓解和消除这种物理冲击的影响，需要使用吸能方法和吸能材料进行吸能防护。现有的吸能方法主要有主动式吸能与被动式吸能两类。前者是包括使用减振器等方法进行吸能的方法，后者则是通过使用具有吸能功能的材料等方法。用于吸能的材料主要有金属、聚合物、复合材料等材料。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。在现有技术中，用做吸能的聚合物材料常见的结构有基于上述各种能量损耗机理而设计得到的聚合物合金、聚合物互穿网络、聚合物弹性体、聚合物泡沫等。这些用于吸能的结构往往是上述各机理的简单叠加，与单一的上述机理相比虽然一定程度上扩大了吸能范围，提升了吸能效率，但仍然无法避免其不足。因此，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，提供一种基于动态聚合物的吸能方法。所述的动态聚合物中含有可逆自由基型动态共价键与可选的氢键作用。所述的可逆自由基型动态共价键在特定条件下发生可逆断裂、再生成过程，表现出共价动态性，可获得一定的吸能作用。在动态聚合物中引入氢键作用，可基于其超分子动态性，获得额外的吸能作用。基于上述性质，可获得具有良好的吸能作用的动态聚合物吸能材料，很好地实现阻尼、减震、隔音、消音、抗冲击等吸能功能。基于所述动态共价键与氢键作用的动态性还能在所述吸能材料出现结构损伤时能提供自修复性能，为防护对象提供更有效的吸能防护效果，也容易获得可循环使用的吸能材料。本专利技术中的吸能材料可应用于日常生活、运动、工作的身体防护、军警身体防护、电子产品抗冲击防护、防爆、空降和空投防护、汽车防撞、消音降噪等方面。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；所述的动态聚合物，其中含有可逆自由基型动态共价键和可选的氢键作用。在本专利技术中，所述的可逆自由基型动态共价键选自如下结构中的至少一种：其中，W各自独立选自氧原子、硫原子；其中，W1为二价连接基；所述的二价连接基各自独立选自但不仅限于：直接键不同位置的W1的结构相同或不同；W1优选自直接键其中，W2为二价连接基；所述的二价连接基各自独立选自但不仅限于：不同位置的W2的结构相同或不同；W2优选自其中，W3为二价连接基；所述的二价连接基各自独立选自但不仅限于：不同位置的W3的结构相同或不同；W3优选自其中，W4为二价连接基；所述的二价连接基各自独立选自但不仅限于：直接键不同位置的W4的结构相同或不同；W4优选自其中，V、V’各自独立选自碳原子、氮原子，不同位置的当V、V’的结构相同或不相同，当V、V’选自氮原子时，与V、V’相连的不存在；其中，Z选自碲原子、锑原子、铋原子；其中，k为与Z相连的的个数；当Z为碲原子时，k为1，表示只有一个与Z相连；当Z为锑原子或铋原子时，k为2，表示有两个与Z相连，两个的结构相同或不相同；其中，D各自独立选自碳原子、硅原子、锗原子、锡原子，优选自锗原子、锡原子；其中，R1各自独立选自氢原子、卤素原子、杂原子基团、取代基，不同位置的R1的结构相同或不相同；其中所述的取代基含有杂原子或不含有杂原子，其碳原子数没有特别限制，优选碳原子数为1～20，更优选为1～10，其结构没有特别限制，包括但不仅限于直链结构、含侧基的支链结构或环状结构，所述的环状结构选自脂肪族环、芳香族环、醚环、缩合环及其组合，优选脂肪族环和芳香族环；概括地，R1各自独立优选自氢原子、卤素原子、杂原子基团、C1-20烃基/杂烃基、取代的C1-20烃基/杂烃基以及以上基团中的两种或多种的组合所形成的取代基；R1各自独立优选自氢原子、羟基、氰基、羧基、C1-20烷基、C1-20芳烃基、C1-20杂芳烃基以及酰基、酰氧基、酰胺基、氧酰基、硫酰基、胺基酰基、亚苯基取代的C1-20烃基/杂烃基；R1进一步优选自氢原子、甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、羟基、氰基、羧基、甲基氧酰基、乙基氧酰基、丙基氧酰基、丁基氧酰基、甲基胺基酰基、乙基胺基酰基、丙基胺基酰基、丁基胺基酰基；其中，R2各自独立选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基、取代聚合物链；各个R2的结构相同或不同；当R2选自取代基时，其选自但不仅限于：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，R3选自氰基、C1-10烷氧基酰基、C1-10烷基酰基、C1-10烷胺基酰基、苯基、取代的苯基、芳烃基、取代的芳烃基；其中，所述取代原子或取代基没有特别限制，其选自但不仅限于卤素原子、烃基取代基、含杂原子的取代基中任一种或多种；其中，R1、R2、R3、R4各自独立选自氢原子、卤素原子、杂原子基团、取代基；所述的取代基含有杂原子或不含有杂原子，其碳原子数没有特别限制，优选碳原子数为1～20，更优选为1～10，其结构没有特别限制，包括但不仅限于直链结构、支链结构或环状结构，所述的环状结构选自脂肪族环、芳香族环、醚环、缩合环及其组合，优选脂肪族环和芳香族环；概括地，R1、R2、R3、R4各自独立优选自氢原子、卤素原子、杂原子基团、C1-20烃基、C1-20杂烃基、取代的C1-20烃基或取代的C1-20杂烃基以及以上基团中的两种或多种的组合所形成的取代基；R1、R2、R3、R4各自独立优选自氢原子、羟基、氰基、羧基、C1-20烷基、C1-20杂烷基、环状结构的C1-20烷基、环状结构的C1-20杂烷基、C1-20芳烃基、C1-20杂芳烃基；其中，R5、R6、R7、R8各自独立选自任意合适的原子(包括氢原子)、取代基、取代聚合物链；当R5、R6、R7、R8各自独立选自取代基时，优选所述取代基为具有空间位阻效应的取代基，以增加空间位阻，以促进动态共价键的均裂；所述的具有位本文档来自技高网...

【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，并以其作为吸能材料进行吸能；所述的动态聚合物，其中含有可逆自由基型动态共价键。/n

【技术特征摘要】
20190101 CN 20191000008411.一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，并以其作为吸能材料进行吸能；所述的动态聚合物，其中含有可逆自由基型动态共价键。


2.根据权利要求1所述的一种基于动态聚合物的吸能方法，其特征在于，所述的可逆自由基型动态共价键，其选自如下结构中的至少一种：



其中，W各自独立选自氧原子、硫原子；
其中，W1为二价连接基；所述的二价连接基各自独立选自：直接键-、不同位置的W1的结构相同或不同；
其中，W2为二价连接基；所述的二价连接基各自独立选自：不同位置的W2的结构相同或不同；
其中，W3为二价连接基；所述的二价连接基各自独立选自：不同位置的W3的结构相同或不同；
其中，W4为二价连接基；所述的二价连接基各自独立选自：直接键-、不同位置的W4的结构相同或不同；
其中，V、V’各自独立选自碳原子、氮原子，不同位置的当V、V’的结构相同或不相同，当V、V’选自氮原子时，与V、V’相连的不存在；
其中，Z选自碲原子、锑原子、铋原子；其中，k为与Z相连的的个数；当Z为碲原子时，k为1，表示只有一个与Z相连；当Z为锑原子或铋原子时，k为2，表示有两个与Z相连，两个的结构相同或不相同；
其中，D各自独立选自碳原子、硅原子、锗原子、锡原子；
其中，R1各自独立选自氢原子、卤素原子、杂原子基团、C1-20烃基/杂烃基、取代的C1-20烃基/杂烃基以及以上基团中的两种或多种的组合所形成的取代基；
其中，R2各自独立选自羟基、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，R3选自氰基、C1-10烷氧基酰基、C1-10烷基酰基、C1-10烷胺基酰基、苯基、取代的苯基、芳烃基、取代的芳烃基；
其中，R1、R2、R3、R4各自独立选自氢原子、卤素原子、杂原子基团、C1-20烃基、C1-20杂烃基、取代的C1-20烃基或取代的C1-20杂烃基以及以上基团中的两种或多种的组合所形成的取代基；
其中，R5、R6、R7、R8各自独立选自氢原子、氰基、C1-20烷基、C1-20环烷基、芳烃基、杂芳烃基以及以上基团被任意取代原子或取代基取代所形成的基团；
其中，L为二价连接基，所述二价连接基各自独立选自杂原子连接基、杂原子基团连接基、二价C1-20烃基/杂烃基、取代的二价C1-20烃基/杂烃基以及以上基团的两种或多种的组合形成的二价连接基；
其中，表示所述环具有共轭结构；其中，为具有共轭结构的五元氮杂环结构；其中，为所述的两个五元氮杂环之间通过各自的一个成环原子之间形成碳碳单键，或者碳氮单键，或者氮氮单键所构成的多环结构；
其中，为含氮脂肪族杂环；所述脂肪族环的成环原子选自碳原子、氮原子、氧原子、硫原子、硼原子、磷原子、硅原子；
其中，表示连有n个的含氮脂肪族杂环，其中，n的取值为0、1或大于1的整数；其中，*标注的为与式中其他结构相连接的位点；
其中，为芳香族环；所述芳香族环的环结构选自单环结构、多环结构、螺环结构、稠环结构；所述芳香族环的成环原子选自碳原子、氮原子、氧原子、硫原子、硼原子、磷原子、硅原子；
其中，表示连有n个的芳香族环，其中，n的取值为0、1或大于1的整数；不同位置的的结构相同或不同；其中，*标注的为与式中其他结构相连接的位点；
其中，表示与聚合物链或者其他任意合适的基团/原子(包括氢原子)的连接；且其中至少一个与聚合物链连接；各个的结构相同或不同；各个连成环或不连成环。


3.根据权利要求1所述的一种基于动态聚合物的吸能方法，其特征在于，所述的动态聚合物中含有氢键作用，其中所述的氢键作用由氢键基团形成；所述的氢键基团含有以下结构成分：



其中，表示与聚合物链或者其他任意合适的基团/原子的连接。


4.根据权利要求1所述的一种基于动态聚合物的吸能方法，其特征在于，所述的氢键基团含有以下结构成分中的至少一种：



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【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