一种基于动态共价键的多功能添加剂及其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种基于动态共价键的多功能添加剂及其制备和应用，所述添加剂分子结构包含动态共价化学键的交联结构，添加至聚合物中可显著提高其机械性能和耐热性能。受到一定刺激，交联结构的多功能添加剂可逆的断开和重组，赋予聚合物更好的加工性能和自愈合性能。本发明专利技术在提高聚合物加工性能的同时多重提升了聚合物的性能，为聚合物改性提供了可行的解决方案。决方案。决方案。

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态共价键的多功能添加剂及其制备和应用


[0001]本专利技术属于高分子材料领域，特别涉及一种基于动态共价键的多功能添加剂及其制备和应用。

技术介绍

[0002]根据聚合物的基本结构可以将其分为两类：线性聚合物和交联聚合物。线性聚合物一般作为热塑性材料，质轻、易于加工，但受到强度、弹性、抗蠕变性和加热稳定性降低的限制。共价键交联的热固性材料在力学尤其是弹性和热稳定、抗蠕变性明显优于线性的热塑性材料。然而，交联聚合物的合成和加工需要显著提升能量和成本，并且永久交联的热固性材料一旦加工成型便难以回收和重塑加工，从而对环境和经济产生负面影响。在实际使用过程中，聚合物材料不可避免的会受到破坏产生缺陷，并导致其相关性能的损失或降低。
[0003]因此在不丧失其加工性能和重塑性能的情况下，以低成本和便捷的方式提高线性热塑性聚合物的力学性能和热稳定性以及赋予自愈合性能，则有助于延长其服役寿命，提高经济效益，促进节能环保。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于动态共价键的多功能添加剂及其制备和应用。
[0005]本专利技术的一种基于动态共价键的添加剂，按重量分数，组分包括：
[0006]含动态共价化学键单体
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ1‑
30份；
[0007]反应单体
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10
‑
90份；
[0008]溶剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20
‑
90份。
[0009]优选地，所述含动态共价化学键单体，其中动态共价键包括二硫键、亚胺键、狄尔斯
‑
阿尔德反应(DA键)、苯硼酸酯键、可逆肟氨酯键、可逆酰腙键、氨基甲酸酯键中的至少一种，能在特定条件下断开并复原的动态共价化学键。
[0010]所述反应单体中含有异氰酸酯、醇、氨基、亚氨基、羧基以及环氧官能团中一种或几种可参与聚合反应的单体；所述溶剂为有机溶剂。
[0011]优选地，所述含动态共价化学键单体为糠胺、糠醛、糠醇、二苯甲烷双马来酰亚胺、间苯撑双马来酰亚胺、对苯醌二肟、丁二酮肟中的一种或几种；所述反应单体为异佛尔酮二异氰酸酯、4,4'
‑
亚甲基双(异氰酸苯酯)、乙二醇、丁二醇、己二酸、己二胺、对苯二甲酸、环氧氯丙烷、甲基环氧氯丙烷、环氧丙醇中的一种或几种；所述有机溶剂为醇、酯、酮以及芳烃、脂肪烃、卤代烃、环烷烃等溶液聚合中常用溶剂的一种或几种。
[0012]所述添加剂中还含有扩链剂0
‑
20份、交联剂0
‑
20份和催化剂0
‑
1份。
[0013]所述扩链剂为1,4
‑
丁二醇、乙二醇、丙二醇、1,6
‑
己二醇、1,4
‑
环己二醇、新戊二醇中的一种或几种；所述交联剂为丙三醇、丁三醇、季戊四醇、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、三羟甲基丙烷、山梨醇、二乙烯三胺、蓖麻油、三苯甲烷三异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸
酯三聚体、多苯基多亚甲基多异氰酸酯中的一种或几种；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、四甲基丁二胺、辛酸锡、异辛酸铅、油酸钾、环烷酸锌、三乙胺、N
‑
甲基吗啉、N
‑
乙基吗啉、二甲基乙醇胺、三亚乙基二胺等催化剂中的一种或几种。
[0014]所述扩链剂、交联剂、催化剂根据实际情况进行选择添加。
[0015]本专利技术的一种所述基于动态共价键的添加剂的制备方法，包括：
[0016]将含动态共价化学键单体、反应单体、溶剂，混匀，加热至30
‑
100℃反应1
‑
24h，然后再在30
‑
100℃下继续反应2
‑
24h，抽至真空状态，得到基于动态共价键的添加剂。
[0017]进一步，按重量配比，将含动态共价化学键单体1
‑
30份、溶剂20
‑
90份加入到反应器中，加入多异氰酸酯10
‑
90份、扩链剂0
‑
20份、交联剂0
‑
20份和催化剂0
‑
1份，使用机械搅拌器搅拌混匀。
[0018]所述加热至30
‑
100℃反应1
‑
24h，然后反应液倒入模具，转移到密闭的真空烘箱中，30
‑
100℃下继续反应2
‑
24h；
[0019]所述抽至真空状态，使用真空泵将真空烘箱抽至真空状态，在30
‑
120℃温度下保持真空状态4
‑
48h，将反应液中的有机溶剂除去。
[0020]本专利技术的一种改性聚合物，所述聚合物包括所述基于动态共价键的添加剂、线性聚合物。
[0021]所述线性聚合物为聚氨酯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚醚酮、聚乙烯醇丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚醚砜中的一种或几种。
[0022]本专利技术的一种所述改性聚合物的制备方法，包括：将基于动态共价键的添加剂1
‑
50份、线性聚合物50
‑
100份混合。
[0023]进一步地，所述动态共价键的添加剂5
‑
50份，线性聚合物50
‑
100份。
[0024]所述混合包括机械混合、溶液混合、熔融混合、反应混合和乳液共混等将不同的聚合物物质混合在一起的方法。
[0025]本专利技术的一种所述改性聚合物在在聚氨酯热熔胶、氨纶、3D打印以及各种挤压薄膜、板材和型材中的应用。
[0026]将添加剂与商业化线性聚合物混合均匀，改善聚合物的机械性能和加工等性能。
[0027]本专利技术的一种基于动态共价键交联的聚合物添加剂。将添加剂与商业化线性聚合物均匀共混，添加剂中的动态交联网络结构可以限制线性聚合物中分子链的滑移，因此共混改性后的聚合物具有更好的机械性能和热稳定性。通过设计，动态交联网络结构的可逆温度可低于聚合物加工温度(如通过选用不同种类的动态共价键，保证动态交联网络结构的可逆温度低于聚合物加工温度)，因此加工时动态交联网络结构断裂，形成小分子和低聚物，起到增塑作用，可以促进聚合物的黏度进一步降低，从而能实现聚合物更为优异的加工性。加工之后，小分子和低聚物可重新回复为原来的动态交联结构，继续改善线性聚合物的性能。
[0028]本专利技术提供一种基于动态共价化学键的多功能性添加剂。通过使用动态共价键设计制备多功能性添加剂，将其与商业化线性聚合物共混完成改性，提高其各种性能。动态共价交联的多功能性添加剂在聚合物加工温度时可以解交联，因此不影响聚合物的加工性能，相反解交联所形成的小分子和低聚物可以促进聚合物黏度的降低。该多功能性添加剂可有效提高聚合物的力学性能、弹性、抗蠕变性能以及可以赋予聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态共价键的添加剂，其特征在于，按重量分数，组分包括：含动态共价化学键单体
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ1‑
30份；反应单体
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10
‑
90份；溶剂
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20
‑
90份。2.根据权利要求1所述基于动态共价键的添加剂，其特征在于，所述含动态共价化学键单体，其中动态共价键包括二硫键、亚胺键、狄尔斯
‑
阿尔德反应(DA键)、苯硼酸酯键、可逆肟氨酯键、可逆酰腙键、氨基甲酸酯键中的至少一种；所述反应单体中含有异氰酸酯、醇、氨基、亚氨基、羧基、环氧官能团中一种或几种；所述溶剂为有机溶剂。3.根据权利要求2所述基于动态共价键的添加剂，其特征在于，所述含动态共价化学键单体为糠胺、糠醛、糠醇、二苯甲烷双马来酰亚胺、间苯撑双马来酰亚胺、对苯醌二肟、丁二酮肟中的一种或几种；所述反应单体为异佛尔酮二异氰酸酯、4,4'
‑
亚甲基双(异氰酸苯酯)、乙二醇、丁二醇、己二酸、己二胺、对苯二甲酸、环氧氯丙烷、甲基环氧氯丙烷、环氧丙醇中的一种或几种；所述有机溶剂为醇、酯、酮、芳烃、脂肪烃、卤代烃、环烷烃中的一种或几种。4.根据权利要求1所述基于动态共价键的添加剂，其特征在于，所述添加剂中还含有扩链剂0
‑
20份、交联剂0
‑
20份和催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：游正伟，王岳鹏，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：